JP2017163054A - Signal transmission substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気および、電子機器内において、外界からのノイズに対する耐ノイズ性能を備えた信号伝送基板に関する。 The present invention relates to a signal transmission board having noise resistance performance against noise from the outside in electrical and electronic equipment.
産業用電子機器の置かれる電磁環境は劣悪で、通常、キロボルト級の高電圧の開閉器ノイズなどが侵入する可能性のある電源回路と、信号配線とは近接させないようにする必要がある。このため、基板寸法を拡大したり、基板を追加することで電源回路と信号配線とを近づけないように、回路の配置あるいは配線を行う。昨今の電子機器の小型化への要求に伴い、回路配置の自由度が小さくなり、電源回路と信号配線を近接させることを許容しなければ、要求する寸法の信号伝送基板を成立させることが困難になってきている。 The electromagnetic environment in which industrial electronic equipment is placed is inferior, and it is usually necessary to keep the power supply circuit, which may be penetrated by high-voltage switch noise of the kilovolt class, from being close to the signal wiring. For this reason, the circuit is arranged or wired so as not to bring the power supply circuit and the signal wiring close to each other by enlarging the board size or adding a board. With recent demands for downsizing electronic devices, the degree of freedom in circuit arrangement has decreased, and it is difficult to establish a signal transmission board with the required dimensions unless the power supply circuit and signal wiring are allowed to be close to each other. It is becoming.
従来、耐ノイズ性能を有する配線基板として、特許文献1あるいは特許文献2が提案されている。特許文献1は信号配線同士を近接配置した際のクロストーク等の抑制あるいは信号線のインピーダンスコントロールを課題とするものである。上記課題に対しては、
1.差動平衡信号線対同士の間に、2次側接地用配線あるいは2次側電源用配線の少なくとも一方を設けることにより、クロストークなどのノイズを抑制する点、
2.差動信号線対の両側に必ず接地用配線および電源用配線を配置し、信号配線中に流れる信号の負荷を通って信号源に帰ってくるリターン電流が、必ず隣接する配線中を流れるようにする点、
3.2次側接地用配線および2次側電源配線のそれぞれの幅が、差動信号線対の信号線の幅よりも広い点、
の以上3点で解決を図っている。
Conventionally, Patent Document 1 or
1. Providing at least one of secondary-side ground wiring or secondary-side power supply wiring between the differential balanced signal line pairs to suppress noise such as crosstalk,
2. Be sure to place grounding wiring and power supply wiring on both sides of the differential signal line pair so that the return current that returns to the signal source through the signal load flowing in the signal wiring always flows in the adjacent wiring. Points to do,
3. The width of each of the secondary side ground wiring and the secondary power supply wiring is wider than the width of the signal line of the differential signal line pair,
The above three points are being solved.
特許文献2では、特許文献1と同様の課題に対し、信号配線を電源配線と交差させることで解決を図っている。
In
しかしながら、特許文献1の配線配置方法では高電圧ノイズによる1次側電源配線および1次側グランド配線と、2次側信号配線との間の強電界が抑制できず、1次側電源配線および1次側グランド配線と、2次側信号配線とを直交配置することによっても十分なノイズ抑制効果が得られていない。 However, the wiring arrangement method of Patent Document 1 cannot suppress a strong electric field between the primary side power supply wiring and the primary side ground wiring due to high voltage noise and the secondary side signal wiring, and the primary side power supply wiring and 1 Even when the secondary ground wiring and the secondary signal wiring are arranged orthogonally, a sufficient noise suppression effect is not obtained.
特許文献1における2次側電源配線の配置では、差動平衡信号線の不平衡が大きくなるため、ノイズの抑圧効果が十分に得られない。 In the arrangement of the secondary power supply wiring in Patent Document 1, the unbalance of the differential balanced signal line becomes large, so that the noise suppression effect cannot be sufficiently obtained.
また、特許文献1および2では、1次側信号配線間または2次側信号配線間、つまり「信号線路」間のクロストーク低減については、解決されるものの、1次側電源配線、1次側グランド配線といった、「1次側配線」から「2次側配線」へのノイズ漏洩を回避するのが困難であった。特に、「1次側配線」から「2次側信号配線」へのノイズ漏洩は深刻な課題である。
In
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、1次側配線から2次側信号配線へのノイズを抑制しつつ、1次側配線と2次側信号配線とを重ねることができ、回路レイアウトの自由度が高い信号伝送基板を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is possible to overlap the primary side wiring and the secondary side signal wiring while suppressing noise from the primary side wiring to the secondary side signal wiring. An object is to obtain a signal transmission board having a high degree of freedom in circuit layout.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、外部電源に接続された1次側電源配線を含む1次側配線を備えた1次側回路部と、1次側回路部の出力が入力され、信号伝送基板内に信号入力を行う2次側信号配線と、2次側信号配線から一定の間隔を隔てて配置された2次側グランド配線とを含む2次側配線を備えた2次側回路部とを備える。2次側信号配線および2次側グランド配線は、1次側電源配線と空間的に交差する交差回路部を備える。2次側グランド配線は、交差回路部において、1次側電源配線の周囲で1次側電源配線との距離が、1次側電源配線との交差領域における1次側電源配線との距離より大きい重畳回避部を構成したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a primary-side circuit section including a primary-side wiring including a primary-side power supply wiring connected to an external power supply, and a primary-side circuit section. The secondary side wiring including the secondary side signal wiring for inputting the signal into the signal transmission board and the secondary side ground wiring arranged at a certain distance from the secondary side signal wiring. A secondary side circuit unit provided. The secondary side signal wiring and the secondary side ground wiring include a cross circuit portion that spatially intersects with the primary power supply wiring. In the intersecting circuit portion, the distance between the secondary-side ground wiring and the primary-side power wiring around the primary-side power wiring is larger than the distance from the primary-side power wiring in the region intersecting with the primary-side power wiring. A superposition avoiding unit is configured.
本発明によれば、1次側配線から2次側信号配線へのノイズを抑制しつつ、1次側配線と2次側信号配線とを重ねることができ、回路レイアウトの自由度が高い信号伝送基板を得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, the primary side wiring and the secondary side signal wiring can be overlapped while suppressing noise from the primary side wiring to the secondary side signal wiring, and the signal transmission with a high degree of freedom in circuit layout. There is an effect that a substrate can be obtained.
以下に、本発明に係る信号伝送基板の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。 Embodiments of a signal transmission board according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual scale for easy understanding. The same applies between the drawings.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1の信号伝送基板を用いた送受信モジュールMの回路構成を示す説明図である。図2は、実施の形態1の信号伝送基板の要部拡大説明図である。図3は、図2のIII−III断面図である。図4は、図2のIV−IV断面図である。図5は、2次側グランド配線接続部2GCの変形例であり、図4と同様、図2のIV−IV断面に相当する断面図である。図6は、図1のVI−VI断面図である。なお図1は、説明図であるが、図6は図1の断面を想定した図とした。また、図2において、基材11を省略して下層が見えるように説明している。実施の形態1の信号伝送基板10は、外部電源101に接続された1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gを含む1次側配線1、後述する1次側電源102などの機能回路とを備えた1次側回路部100と、1次側回路部100の出力が入力され、信号伝送基板10内に信号入力を行う2次側信号配線2SA,2SBと2次側信号配線2SA,2SBから一定の間隔を隔てて配置された2次側グランド配線2Gとを含む2次側配線2と、後述する電子回路203などの各機能回路とを備えた2次側回路部200とを備える。2次側信号配線2SA,2SBは、差動配線対を構成する。2次側信号配線2SA,2SBおよび2次側グランド配線2Gは、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gと空間的に交差する交差回路部300を備える。2次側グランド配線2Gは、交差回路部300において、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gの周囲で欠落部を有し、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gとの距離がより大きい重畳回避部300Sを構成したことを特徴とする。2次側グランド配線2Gは、交差回路部300で1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gと交差しており、重畳回避部300Sでは、2次側グランド配線2Gが切除されており、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gの周囲で1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gとの距離が一定値以上となっている。2次側グランド配線2Gは、交差回路部において、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gの周囲で1次側電源配線との距離が、交差領域における1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gとの距離より大きい重畳回避部を構成する。つまり、2次側グランド配線2Gは、交差回路部において、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gの周囲で、実質的な交差領域を最小限にし、交差領域の周辺では重畳を回避し1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gとの距離が、交差領域における距離よりも大きくなるようにしている。また、1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1G間の高電圧ノイズがなす強電界を、1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1Gを近距離で重ねることで最小にする。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a circuit configuration of a transmission / reception module M using the signal transmission board according to the first embodiment. FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a main part of the signal transmission board according to the first embodiment. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a modification of the secondary side ground wiring connection portion 2GC, and is a cross-sectional view corresponding to the IV-IV cross section of FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. Although FIG. 1 is an explanatory diagram, FIG. 6 is a diagram assuming the cross section of FIG. Moreover, in FIG. 2, the
送受信モジュールMに実装される信号伝送基板10は、外部の外部電源101から電源電圧を入力される1次側電源102を備えた1次側回路部100と、1次側回路部100から入力された電源電圧により駆動される2次側回路部200とを具備している。2次側回路部200は、1次側回路部100から入力された電源電圧を制御する2次側電源201と、2次側電源201の出力を所望の電圧に制御する中間バス電源202と、中間バス電源202の出力に接続された、負荷回路である電子回路203と、電子回路203に接続された信号送受信回路204Mとを具備している。実施の形態1の信号伝送基板10では、送受信用のコネクタ204C、信号送受信回路204Mを構成する半導体チップが、隣接する2つの角A,Bに設けられている。従って、送受信用のコネクタ204C、信号送受信回路204Mとを接続する2次側配線2が必要となるが、信号伝送基板10の隣接する2つの角A,Bを結ぶ第1辺10Aに沿った配線とするのが最短の配線長となる。そこで1次側回路部100から電源電圧が入力されるための1次側配線1は、信号伝送基板10の隣接する2つの角A,Bを結ぶ第1辺10Aと直交する位置で入力されているため、1次側配線1と2次側配線2とが交差することになる。
The
図3に示すように、1次側配線1は、1層、2層に配されている。また2次側配線2は、2本の差動配線対を構成する2次側信号配線2SAおよび2SBと差動配線対の両側に並置された2本の2次側グランド配線2Gとを具備している。そして2次側グランド配線2Gが、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gと交差する交差領域で、除去されて重畳回避部300Sを形成している。実施の形態1で、重畳回避部300Sによって、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gからの距離が既定の値以上となるように、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gとの交差部では2次側グランド配線が除去されている。そしてビア2Vによって最上層の接続部2GCを介して2本の2次側グランド配線2Gは接続され、同電位となっている。
As shown in FIG. 3, the primary wiring 1 is arranged in one layer and two layers. The
2次側信号配線2SAおよび2SBからなる差動配線対の両側に2本の2次側グランド配線2Gを並置するとともに、1次側配線1との交差部の2次側グランド配線2Gに重畳回避部300Sを形成することで、2次側配線2を形成している。従って、クロストークを低減しかつ、1次側配線1のノイズによる影響を低減している。従って、実施の形態1の信号伝送基板10によれば、2次側信号配線2SAおよび2SBのクロストークを低減しかつ、1次側配線1のノイズによる影響を抑制しつつも、2次側配線2で形成される送受信回路204Mから送受信用のコネクタ204Cとの接続を最短距離で実現し配線長を低減することができる。
Two secondary-
1次側電源102は、信号伝送基板10内の2次側回路部200に直流電力を供給する機能を有している。1次側電源102は、絶縁回路、あるいは絶縁回路に準ずるXコンデンサ、Yコンデンサおよびコモンモードチョークコイルなどのフィルタ回路を介して、2次側電源201に接続される。上記フィルタ回路により、1次側回路部100から2次側回路部200間へと絶縁、もしくは不要な交流電力が伝播しないようになっている。2次側信号配線は、1次側配線1との交差部に対応する領域にフィルタ回路を配することで、1次側回路部100からの不要な交流電力の伝搬を防止することができる。
The
以上のように、実施の形態1の信号伝送基板10によれば、回路配置の自由度を得るために、1次側回路部100からの1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gが2次側回路部200の形成された領域を横断するように配線するとき、2次側回路部200は分断された部位である、重畳回避部300Sをもつ。信号伝送基板10上で2次側信号配線2SA,2SBおよび2次側グランド配線2Gを構成する回路パターン12において、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gとの交差部で2次側グランド配線2Gを分断し、重なり合うのを回避している。分断された2次側グランド配線2Gは図2から図3に示すように、最上層配線層上でビア2Vを介して最上層の配線パターン12で2次側グランド配線接続部2GCを構成する。
As described above, according to the
なお、分断された2次側グランド配線2Gは図5に示すように、最下層の回路パターンにベタ状の配線からなるグランド層2GCCを形成し最上層にはグランド接続部2GCを形成し、それぞれベタ状の配線としてもよい。分断された2次側回路部200の2次側グランド配線2G同士はビア2Vを介した配線接続部2GCで接続する。また、分断された2次側回路部200間における信号伝送のために、2次側信号配線2SA,2SBおよび2次側グランド配線接続部2GCについては、1次側回路部100からの1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gに対して信号伝送基板10内で重ねて配置する。
As shown in FIG. 5, the divided secondary-
なお、2次側信号配線2SA,2SBには、フィルタ回路205a,205bを、必要に応じて、1次側回路部100からの1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gを河渡する前後いずれか若しくは両方に配置する。2次側信号配線に1次側電源配線および1次側グランド配線からのノイズが重畳するので、1次側電源配線および1次側グランド配線を河渡する前後両方に構成したフィルタ回路205a,205bがノイズを除去する。1次側電源配線および1次側グランド配線を河渡する前後両方にフィルタ回路205a,205bを設けたが、いずれか一方でもよいことはいうまでもない。
Note that
分断された2次側回路部200の2次側グランド配線2Gにはそれぞれベタ状の配線を信号伝送基板10の内層もしく表層あるいは両方に配置してもよい。分断された2次側回路部200の2次側グランド配線2G同士はグランド配線接続部2GCで接続することにより、高周波領域において同電位を保つ、あるいは電気的に共振しない構造になり、ノイズが発生しにくくなる。
Solid wirings may be arranged in the inner layer, the surface layer, or both of the
また、分断された2次側回路部200間における信号伝送のために、1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gに対してプリント配線板内で重ねた2次側信号配線2SA,2SBを配置し、分断された2次側回路部200間を最短で信号伝送する。
Further, for signal transmission between the divided
送受信モジュールMを構成する信号伝送基板10は、例えばガラス、エポキシ樹脂などを主成分とする基材に銅等の金属を主成分とする回路パターンおよびビアホールを形成し、3層程度積層した基板を用いる。
The
つまり信号伝送基板10は、図6に図1のVI−VI断面図を示すように、基材11と回路パターン12とで構成されている。回路パターン12は、基材11間に形成される中間層パターン12i、チップ部品搭載領域に形成されるパッド12dを含む回路形成部を具備している。実施の形態1の信号伝送基板10では、回路形成部は、基材11を介して積層され、スルーホールで電気的に接続された回路パターンを構成する4層の配線層12C1から12C4を備えている。
That is, the
なお、図6では、電子回路203を構成するチップ部品のみが図示されているが、回路パターン12については配線層のみを図示し、パターン配置は省略している。電子回路203を構成するチップ部品は、半導体集積回路部品203aと、チップコンデンサ203cと、チップ抵抗203Rとを備え、最表層の配線層12C4で構成された回路パターン上に搭載され、電子回路203を構成している。
In FIG. 6, only chip components constituting the
また信号伝送基板10上には、図1に示した、1次側電源102、2次側電源201と、中間バス電源202と、信号送受信回路204Mは、電子回路203と同様、チップ部品及び回路パターンにて構成されている。
On the
実施の形態1の信号伝送基板によれば、1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1G間の高電圧ノイズがなす強電界を1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1Gを近距離で重ねることで最小にするものである。基板サイズを大きくして、2次側信号配線を配線することなく、あるいは基板を追加して1次側電源配線および1次側グランド配線を迂回することなく信号伝送を行うことが可能になる。
According to the signal transmission board of the first embodiment, a strong electric field generated by high voltage noise between the primary side
2次側回路内の2次側グランド配線を2次側グランド配線接続部2GCで接続することで2次側グランド配線内が高周波領域において同電位になることで回路の誤動作を抑制する効果を得る。 By connecting the secondary-side ground wiring in the secondary-side circuit with the secondary-side ground wiring connecting portion 2GC, the secondary-side ground wiring has the same potential in the high-frequency region, thereby suppressing the malfunction of the circuit. .
重畳回避部を設けることにより1次側電源配線および1次側グランド配線から2次側回路に侵入したノイズを抑制できるので、信号通信における誤動作の発生を抑制することができる。 By providing the overlap avoidance section, noise that has entered the secondary circuit from the primary power supply wiring and the primary ground wiring can be suppressed, so that the occurrence of malfunctions in signal communication can be suppressed.
実施の形態2.
実施の形態2の信号伝送基板について図7および8を参照しつつ説明する。図7は、実施の形態2の信号伝送基板の要部拡大説明図である。また、図7において、基材11を省略して下層が見えるように説明している。図8は、図7のVIII−VIII断面図である。2次側グランド配線2Gと2次側グランド配線接続部2GCとを別の配線層で形成した実施の形態1に対して、実施の形態2では、2次側信号配線を信号伝送基板上の同一層に構成し、2次側グランド配線2Gを2次側信号配線2SA,2SBの近傍に並行および並列配置し、1次電源配線1P、1次側グランド配線1Gに対して直交配置する。他の構成については実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
The signal transmission board according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is an enlarged explanatory view of a main part of the signal transmission board according to the second embodiment. Moreover, in FIG. 7, the
実施の形態2の信号伝送基板によれば、2次側信号配線、2次側グランド配線同士を接続する配線を同一層で構成することができ、構成の簡略化および基板の薄型化をはかりつつも、分断された2次側回路の2次側グランド配線同士を接続する配線に重畳するノイズを一定量以下に抑制でき、分断された2次側回路間の通信が可能となることから省配線の効果を得ることができる。また、回路配置に自由度を与えることができる。 According to the signal transmission board of the second embodiment, the secondary signal wiring and the wiring connecting the secondary ground wirings can be configured in the same layer, while simplifying the configuration and reducing the thickness of the board. However, the noise superimposed on the wiring that connects the secondary ground wirings of the divided secondary circuit can be suppressed to a certain level or less, and communication between the divided secondary circuits becomes possible, thereby reducing wiring. The effect of can be obtained. In addition, a degree of freedom can be given to the circuit arrangement.
実施の形態3.
実施の形態3の信号伝送基板について図9および10を参照しつつ用いて説明する。図9は、実施の形態3の信号伝送基板の要部拡大説明図である。また、図9において、基材11を省略して下層が見えるように説明している。図10は、図9の信号伝送基板における交差回路部の交差角θと並行線路長との関係を示す図である。2次側グランド配線接続部2GCを2次側信号配線2SA,2SBと同一の配線層で形成した実施の形態2と同様、実施の形態3でも、2次側信号配線を信号伝送基板上の同一層に構成し、2次側グランド配線2Gを2次側信号配線2SA,2SBに並行および並列配置し、1次電源配線1P、1次側グランド配線1Gに対して角度θ以内で交わる配置とする。他の構成については実施の形態2と同様であるため、説明を省略する。
The signal transmission board according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is an enlarged explanatory view of a main part of the signal transmission board according to the third embodiment. Moreover, in FIG. 9, the
1次側電源配線および1次側グランド配線に対して既定の並行線路長以下に配線する点について説明する。並行線路とは並行および並列配置された信号線路をいうものとする。並行線路長とは分断された2次側回路の2次側信号配線、2次側グランド配線同士を接続する配線が1次側電源配線および1次側グランド配線となす角度θのときの、1次側電源配線および1次側グランド配線に対する等価的な並走距離Dpをいう。 A description will be given of a point where the primary side power supply wiring and the primary side ground wiring are wired to a predetermined parallel line length or less. Parallel lines refer to signal lines arranged in parallel and in parallel. The parallel line length is 1 when the secondary signal wiring and secondary ground wiring of the divided secondary circuit are at an angle θ between the primary power wiring and primary ground wiring. This is equivalent to the parallel running distance Dp for the secondary power supply wiring and primary ground wiring.
等価的な並走距離Dpが、1次側電源配線および1次側グランド配線に重畳しているノイズの周波数で決定される波長λに対して、λ/20以下となるように設定する。並走距離が、重畳しているノイズの周波数で決定される波長λに対して、λ/20以下となるように設定するのは、重畳するノイズの波長λに対し、並走距離Dpがλ/4のとき、アンテナとして機能し、配線に漏洩する。このため、ノイズの波長λに対し、並走距離Dpを十分に小さいλ/20以下とし、配線への漏洩量を低減する。 The equivalent parallel running distance Dp is set to be λ / 20 or less with respect to the wavelength λ determined by the noise frequency superimposed on the primary side power supply wiring and the primary side ground wiring. The parallel running distance is set to be λ / 20 or less with respect to the wavelength λ determined by the frequency of the superimposed noise. The parallel running distance Dp is λ with respect to the wavelength λ of the superimposed noise. At / 4, it functions as an antenna and leaks into the wiring. For this reason, the parallel running distance Dp is set to a sufficiently small λ / 20 or less with respect to the noise wavelength λ, and the amount of leakage to the wiring is reduced.
2次側信号配線、分断された2次側回路の2次側グランド配線同士を接続する配線長をDcとすると、θに対する制約は次のとおりである。 When the wiring length connecting the secondary side signal wiring and the secondary ground wiring of the divided secondary circuit is Dc, the restriction on θ is as follows.
2次側信号配線を差動配線対とすると信号へのノイズ漏洩をさらに大幅に抑制することが可能である。 When the secondary signal wiring is a differential wiring pair, it is possible to further significantly suppress noise leakage to the signal.
上記構成によれば、分断された2次側回路の2次側グランド配線同士を接続する配線に重畳するノイズを一定量以下に抑制でき、分断された2次側回路間の通信が可能となることから省配線の効果を得ることができる。また、交差角度の余裕を与えたことで、回路配置にさらなる自由度を与えることができる。 According to the above configuration, the noise superimposed on the wiring connecting the secondary ground wirings of the divided secondary circuit can be suppressed to a certain amount or less, and communication between the divided secondary circuits becomes possible. Therefore, the effect of wiring saving can be obtained. Further, by providing a margin for the crossing angle, it is possible to give a further degree of freedom to the circuit arrangement.
実施の形態4.
実施の形態4の信号伝送基板について図11および12を参照しつつ用いて説明する。図11は、実施の形態4の信号伝送基板を斜視的に示す説明図である。図12は、実施の形態4の信号伝送基板の要部拡大説明図である。実施の形態4の信号伝送基板は、実施の形態1に対し、1次側電源配線1Pを覆うよう投影した1次側グランド配線1Gを配置した構成をとることを特徴とする。また、図11,12において、基材11を省略して下層が見えるように説明している。
Embodiment 4 FIG.
A signal transmission board according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a perspective view of the signal transmission board of the fourth embodiment. FIG. 12 is an enlarged explanatory diagram of a main part of the signal transmission board according to the fourth embodiment. The signal transmission board according to the fourth embodiment is characterized in that a primary
1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1G間の高電圧ノイズがなす強電界を1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1Gを近距離で重ねることで最小にする。そして、1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1Gを重ねる地点を分断された2次側回路部200の2次側グランド配線2G同士を接続する2次側グランド配線接続部2GCの配線幅Wgに対して、1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1Gを重ねる地点から2次側グランド配線接続部2GCまでの距離Wを、3Wg以上離すことで強電界の影響を避ける効果を得ることができる。2次側グランド配線接続部2GCがノイズの影響を受ける電界は、パターン幅Wgを用いて3Wg以内に集中する。この構成によれば、1Wgのときのノイズ漏れ込み量を100%としたとき、2Wgでは30%、3Wgでは3%となり、2Wgと3Wgの間で大きく漏れ込み量が減衰することによる。
The strong electric field generated by high voltage noise between the primary
実施の形態4の構成によれば、1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1G間に生じる輻射ノイズが分断された2次側回路の2次側グランド配線2G同士を接続する配線に漏れこむ量を小さくする効果を得ることができる。
According to the configuration of the fourth embodiment, the radiation noise generated between the primary-side
なお、実施の形態4においても、2次側信号配線2SA,2SBと1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gを河渡する前後両方に構成したフィルタ回路205a,205bが配されノイズを除去している。フィルタ回路フィルタ回路205a,205bは、必要であれば、2次側信号配線2SA,2SBと1次側電源配線および1次側グランド配線を河渡する前後いずれか、または両方に設けられていてもよい。
In the fourth embodiment as well,
実施の形態5.
図13は、実施の形態5の信号伝送基板の配線層の層構造の断面を示す説明図である。実施の形態5の信号伝送基板は、実施の形態2における、分断された2次側回路部200の2次側グランド配線2G同士を接続する配線の配線層を変えた構造をもつものである。2次側信号配線2SA,2SBは差動信号として信号伝送基板10上の同一層に構成し、2次側グランド配線2Gは2次側信号配線2SA,2SBを投影した隣接層に配置する。また、図13において、基材11を省略している。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a cross section of the layer structure of the wiring layer of the signal transmission board according to the fifth embodiment. The signal transmission board of the fifth embodiment has a structure in which the wiring layer of the wiring connecting the
実施の形態5の信号伝送基板では、2次側電源グランド配線2Gを1次側電源配線1Pまたは1次側グランド配線1Gおよび2次側信号配線2SA,2SBとの間に配置することで、1次側電源配線1Pまたは1次側グランド配線1Gからのノイズが2次側信号配線2SA,2SBに輻射するのを抑制する。
In the signal transmission board according to the fifth embodiment, the secondary side power
1次側電源配線1Pまたは1次側グランド配線1Gからのノイズが2次側信号配線2SA,2SBへ侵入するのを抑制する効果がある。
There is an effect of suppressing noise from the primary
なお、2次側グランド配線2Gは、2次側信号配線2SA,2SBを形成する配線層の隣接層に設けられ、2次側信号配線2SA,2SBの投影部と同等もしくは投影部よりも大きくすることで、より効率よく輻射ノイズが抑制される。また1次側電源配線1Pは、1次側グランド配線1Gを形成する配線層の隣接層に設けられ、1次側グランド配線1Gの投影部と同等ともしくは投影部よりも小さくすることで、より効率よく2次側信号配線2SA,2SBへの輻射ノイズが抑制される。
The
実施の形態6.
実施の形態6の信号伝送基板について図14を参照しつつ用いて説明する。図14は、実施の形態6の信号伝送基板の要部拡大説明図である。また、図14において、基材11を省略して下層が見えるように説明している。実施の形態6の信号伝送基板では、分断された2次側回路部200の2次側グランド配線2G同士を接続する配線である2次側グランド配線接続部2GCは、1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gを河渡する前後に内層の2次側グランド配線2Gとビア2Vで接続される。
Embodiment 6 FIG.
A signal transmission board according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an enlarged explanatory view of main parts of the signal transmission board according to the sixth embodiment. Moreover, in FIG. 14, the
分断された2次側回路部200の2次側グランド配線2G同士を接続する配線は、1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gを河渡する際に重畳したノイズがビア2Vを通じて共通インピーダンスの低い2次側回路部200の内層の2次側グランド配線2Gに伝導する。
The wiring that connects the
共通インピーダンスの低い2次側グランド配線2Gにノイズを伝導させることで、2次側グランド配線2G内の電位差により2次側信号配線2SA,2SBへのノイズの伝搬を抑制する効果を得ることができる。
By conducting noise to the
実施の形態7.
実施の形態7の信号伝送基板について図15を参照しつつ用いて説明する。図15は、実施の形態7の信号伝送基板の要部拡大説明図である。実施の形態7の信号伝送基板は、分断された2次側配線2の2次側グランド配線2G同士を接続するグランド配線接続部2GCの配線長Dcは1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gの幅Woutの7倍以上とすることを特徴とする。
Embodiment 7 FIG.
A signal transmission board according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a main part enlarged explanatory view of the signal transmission board according to the seventh embodiment. In the signal transmission board of the seventh embodiment, the wiring length Dc of the ground wiring connecting portion 2GC that connects the
1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gからの輻射ノイズの電気力線の集中範囲はこれら配線幅Woutの3倍である。したがって、電気力線の集中範囲を避けるために、グランド配線接続部2GCの配線長Dcは、配線幅Woutの7倍以上を確保することでより効率よく不要輻射ノイズを回避することができる。なお、実施の形態7においても1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1G間の高電圧ノイズがなす強電界を1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1Gを近距離で重ねることで最小にするものである。
The concentration range of the electric lines of force of radiation noise from the primary
実施の形態7の信号伝送基板によれば、1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gからの2次側回路部200へのノイズ侵入を効果的に抑制する効果が得られる。グランド配線接続部2GCの配線長Dcが、配線幅Woutの7倍に満たない時、電気力線の集中範囲を避けることができず、不要輻射ノイズを回避するのが困難となる。
According to the signal transmission board of the seventh embodiment, an effect of effectively suppressing noise intrusion from the primary
実施の形態8.
実施の形態8の信号伝送基板についても図15を参照しつつ用いて説明する。図15は、実施の形態8の信号伝送基板の要部拡大説明図である。また、図15において、基材11を省略して下層が見えるように説明している。
Embodiment 8 FIG.
The signal transmission board according to the eighth embodiment will also be described with reference to FIG. FIG. 15 is a main part enlarged explanatory view of the signal transmission board according to the eighth embodiment. Moreover, in FIG. 15, the
分断された2次側配線2の2次側グランド配線2G同士を接続するグランド配線接続部2GCの配線幅Wgは1次側電源配線1Pあるいは1次側グランド配線1Gに重畳するノイズの最高周波数における波長λに対してλ/20以下とする。
The wiring width Wg of the ground wiring connecting portion 2GC for connecting the
1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1Gからの輻射ノイズが2次側グランド配線接続部2GCへの結合的かつ誘導的結合を抑制するために、グランド配線接続部2GCの配線幅Wgが、1次側電源配線1Pあるいは1次側グランド配線1Gに重畳するノイズの最高周波数における波長λに対して、1/20以下としてそのノイズの結合を抑制する。
Since the radiation noise from the primary side
グランド配線接続部2GCの配線幅Wgが、1次側電源配線1Pあるいは1次側グランド配線1Gに重畳するノイズの最高周波数における波長λに対して、1/20以下であるとき、輻射ノイズの結合的かつ誘導的結合は、ほとんど発生しないことになり、ノイズの結合が抑制される。
When the wiring width Wg of the ground wiring connecting portion 2GC is 1/20 or less with respect to the wavelength λ at the highest frequency of noise superimposed on the
従って、上記構成により、分断された2次側配線2の2次側グランド配線2G同士を接続する配線に対する1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gからの輻射ノイズが抑制されるようになる。
Therefore, with the above configuration, radiation noise from the primary
また、配線幅Wgは2次側信号線2SA、3SBのリターンパスとなっていることから、以下の関係式を満たすように形成するのが望ましい。
2次側信号線2SA(2SB)の幅≦Wg≦λ/20
Further, since the wiring width Wg is a return path for the secondary signal lines 2SA and 3SB, it is desirable to form the wiring width Wg so as to satisfy the following relational expression.
Width of secondary signal line 2SA (2SB) ≦ Wg ≦ λ / 20
実施の形態7、8の構成によれば、交差部を有しながらも、1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gからの輻射ノイズが抑制され、配線に自由度を有し、小型で高速伝送の可能な信号伝送基板を得ることが可能となる。
According to the configurations of the seventh and eighth embodiments, the radiation noise from the primary-side
実施の形態9.
実施の形態9の信号伝送基板について図16を参照しつつ用いて説明する。図16は、実施の形態9の信号伝送基板の要部拡大説明図である。図16において、基材11を省略して下層が見えるように説明している。
Embodiment 9 FIG.
A signal transmission board according to the ninth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 16 is an enlarged explanatory view of main parts of the signal transmission board according to the ninth embodiment. In FIG. 16, the
実施の形態9の信号伝送基板では、実施の形態1のフィルタ回路205a,205bを、2次側回路部200間における信号伝送のために、1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gに対してプリント配線板内で重ねた2次側信号配線2SA,2SBにおける差動信号間へのコンデンサによる容量結合205X、および各差動信号Pチャネル、Nチャネルと2次側グランド配線2Gとのコンデンサによる容量結合205Y、および同相除去フィルタ、つまりコモンモードチョークコイル205Zで構成するものである。
In the signal transmission board of the ninth embodiment, the
2次側回路部200間における信号伝送のために、1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gに対してプリント配線板内で重ねた2次側信号配線2SA、2SBにおける差動信号間へのコンデンサによる容量結合205Xにより、差動信号の不平衡で差動信号間に発生したノイズを除去する。デジタル信号の矩形波形の周波数成分は、ほぼ基本波、3倍波、5倍波で構成されるため、デジタル2値信号を差動信号にて伝送する際の基本波周波数に対して5倍波帯域内に減衰領域を持たないように定めるとデジタル信号の波形ひずみを防ぐ最適な効果が得られる。
For signal transmission between the secondary
また、各差動信号Pチャネル、Nチャネルと2次側グランド配線2Gとのコンデンサによる容量結合205Yおよび、2次側信号配線2SA,2SBにおける差動信号へのコモンモードチョークコイル205Zの配置により1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gからの、差動信号に重畳した同相ノイズを除去することが可能になる。
Further, the
分断された2次側回路部200の2次側信号配線2SA,2SBの配線に重畳したノイズの2次側回路部200側への侵入を、周波数帯域の選択およびコモンモードまたはノーマルモードの選択により効果的に除去することが可能になる。
Intrusion of noise superimposed on the secondary signal wirings 2SA and 2SB of the divided
以上説明したように、1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1G間の高電圧ノイズによる強電界を1次側電源配線1Pと1次側グランド配線1Gとを近距離で重ねることで、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1G自体のノイズを抑制する構成とする。さらに、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gを2次側信号配線2SA,2SBと直交させるかあるいは、直交からθ度以内で重ねる構成とすることで、2次側信号配線2SA,2SBが1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gと重畳している部分をできるだけ少なくし、2次側信号配線2SA,2SBに発生するノイズの抑制効果を得ることが可能となる。
As described above, a strong electric field caused by high voltage noise between the primary
また、直交からθ度以内で重ねる制約、つまりノイズ波長λと接地用配線間距離Dcによる制約θ度以内を与えることで、ノイズの抑制効果を得るようにした。信号配線に対して2次側電源配線路の配置ではなく、2次側グランド配線2Gのみの配置を必須とし、差動信号配線の平衡を上げてノイズ侵入を抑制する。
In addition, the effect of suppressing noise is obtained by giving the constraint to be overlapped within θ degrees from the orthogonal, that is, within the constraint θ degrees due to the noise wavelength λ and the distance Dc between the ground wires. The arrangement of only the
1次側電源配線1Pおよび1次側グランド配線1Gのノイズの最短波長λのとき、2次側信号配線2SA,2SBである差動平衡信号配線の両側に配置する配線幅をλ/20以下としてノイズの侵入を抑圧する。
When the shortest noise wavelength λ of the primary
以上を特徴とする信号伝送基板の配線構造に加え、さらに、Xコンデンサ、Yコンデンサで構成したフィルタを交差回路部に追加し、1次側回路部からの同相で重畳したコモンモードノイズを通信回路以外の2次側回路部に伝播させない効果と、不平衡により発生した信号配線へのノーマルモードノイズを抑制する効果とを高めるようにしている。この結果、従来実施しなかった2次側信号配線を1次側電源配線および1次側グランド配線からのノイズを受けることなく重ねることができ、基板上の回路レイアウトの自由度が大きくなることで基板の小型化が可能になり、電気、電子回路機器の小型化を図ることが可能となる。 In addition to the wiring structure of the signal transmission board characterized by the above, a filter composed of an X capacitor and a Y capacitor is added to the cross circuit section, and common mode noise superimposed on the same phase from the primary circuit section is added to the communication circuit. The effect of not propagating to the other secondary side circuit part and the effect of suppressing the normal mode noise to the signal wiring caused by the unbalance are enhanced. As a result, secondary signal wiring that has not been conventionally implemented can be overlapped without receiving noise from the primary power supply wiring and primary ground wiring, and the degree of freedom in circuit layout on the substrate is increased. It is possible to reduce the size of the substrate, and it is possible to reduce the size of electrical and electronic circuit devices.
加えて、2次側グランド配線同士を接続する2次側グランド配線接続部は、配線幅Wg、1次側電源配線1P、1次側グランド配線1Gを重ねる地点との距離Wを、調整することで、ノイズ侵入をさらに抑制をすることができる。
In addition, the secondary-side ground wiring connecting portion that connects the secondary-side ground wirings adjusts the wiring width Wg, the distance W between the primary-side
また、二次側信号配線については、差動信号配線対を構成するものに限定されることなく、例えばアナログ信号あるいは高速信号でもよく、すべての信号配線基板に適用可能であることはいうまでもない。 Further, the secondary signal wiring is not limited to the one constituting the differential signal wiring pair, and may be, for example, an analog signal or a high-speed signal, and can be applied to all signal wiring boards. Absent.
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
1 1次側配線、1P 1次側電源配線、1G 1次側グランド配線、2 2次側配線、2SA,2SB 2次側信号配線、2G 2次側グランド配線、2GC 2次側グランド配線接続部、10 信号伝送基板、11 基材、12 回路パターン、100 1次側回路部、101 外部電源、102 1次側電源、200 2次側回路部、201 2次側電源、202 中間バス電源、203 電子回路、204M 信号送受信回路、204C 送受信用のコネクタ、300 交差回路部、300S 重畳回避部。
1 Primary side wiring, 1P Primary side power supply wiring, 1G Primary side ground wiring, 2 Secondary side wiring, 2SA, 2SB Secondary side signal wiring, 2G Secondary side ground wiring, 2GC Secondary side ground wiring connection DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記1次側回路部の出力が入力され、信号伝送基板内に信号入力を行う2次側信号配線と、前記2次側信号配線から一定の間隔を隔てて配置された2次側グランド配線とを含む2次側配線を備えた2次側回路部とを備え、
前記2次側信号配線および前記2次側グランド配線は、前記1次側電源配線と空間的に交差する交差回路部を備え、
前記2次側グランド配線は、前記交差回路部において、前記1次側電源配線の周囲で前記1次側電源配線との距離が、前記1次側電源配線との交差領域における前記1次側電源配線との距離より大きい重畳回避部を構成したことを特徴とする信号伝送基板。 A primary side circuit section having a primary side wiring including a primary side power supply wiring connected to an external power source;
A secondary-side signal wiring that receives the output of the primary-side circuit unit and inputs a signal into a signal transmission board; and a secondary-side ground wiring that is arranged at a certain distance from the secondary-side signal wiring; A secondary side circuit portion including a secondary side wiring including
The secondary-side signal wiring and the secondary-side ground wiring include a cross circuit portion that spatially intersects with the primary-side power supply wiring,
The secondary-side ground wiring has a distance from the primary-side power supply wiring around the primary-side power supply wiring in the intersection circuit portion so that the primary-side power supply in the region intersecting with the primary-side power supply wiring is A signal transmission board characterized in that a superposition avoidance portion larger than the distance to the wiring is configured.
前記2次側グランド配線は、前記1次側回路部との交差部で分断されており、前記2次側グランド配線同士が接続される接続部を有することを特徴とする請求項1に記載の信号伝送基板。 The primary side circuit unit includes the primary side power supply wiring and a primary side ground wiring,
The said secondary side ground wiring is divided | segmented by the cross | intersection part with the said primary side circuit part, and has the connection part to which the said secondary side ground wiring is connected. Signal transmission board.
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