JP4588781B2 - 高速／高周波数の差動信号伝送で用いる電磁結合器のための無部品終端 - Google Patents

Description

本発明の１つ以上の実施例は一般的に電磁結合デバイスの分野に関する。より詳細には、本発明の１つ以上の実施例は、高速／高周波数の差動信号伝送で用いる電磁結合器のための無部品終端に関する。

計算機システムの内部におけるデバイス間の通信は、高速／高周波数のデータリンクを含んでもよい。

データリンクを検証する抵抗性のプローブはあまり有効ではない。これは、試験するリンクに悪影響を及ぼしうるのみならず、個別の抵抗器を配置することが困難かもしれないからである。

本願発明の種々の実施例を添付の図を用いて説明する。実施例の説明は発明を限定しない。高速／高周波数の差動信号伝送で用いる電磁結合器のための無部品終端を記載する。

１つの実施例では、差動対からの信号を標本化する電磁結合器は、開放した遠端を有する第１の電磁結合器及び短絡した遠端を有する第２の電磁結合器を含む。結合器の遠端から反射して近端のプローブに返ってくる雑音があるかもしれないが、第１の電磁結合器からのこの雑音及び第２の電磁結合器からのこの雑音は、差動主信号から誘導されるものであるため、互いに同一の極性（すなわちコモンモード）であり、差動リンクデータの検証に有害なものではないことが分かった。

後述の記載では、様々な個別の詳細（例えば論理回路の実装、信号及びバスの大きさ及び名前、システム部品の型及び相互関係、並びに論理回路の分割／統合の選択）を述べているのは、より深い理解を提供するためである。しかしながら、当業者は、本発明をかかる個別の詳細の限外で実施してもよいと認識することになる。別の場合では、制御構造及びゲート水準の回路を詳細に示してはいない。これは本発明を不明瞭にしないためである。当業者は、本願に含まれる記載により、過度の実験無しに、適切な論理回路を実装できるはずである。

電磁結合デバイスは、相互作用する電場及び磁場を介して、システムの部品の間でエネルギーの伝達を可能にする。このような相互作用は結合係数を用いて定量化される。容量性の結合係数（Ｋ_Ｃ）は、単位長あたりの結合キャパシタンス（Ｃ_Ｍ）の、二つの結合された線路の単位長あたりのキャパシタンスの幾何平均（Ｃ_Ｌ）に対する率である。同様に、誘導性の結合係数（Ｋ_Ｌ）は、単位長あたりの相互インダクタンス（Ｌ_Ｍ）の、二つの結合された線路の単位長あたりのインダクタンスの幾何平均（Ｃ_Ｌ）に対する率である。

当業者には周知の通り、伝送線路のいかなる並列の結合対も電磁結合を生じる。これを当業者はしばしばクロストークと呼ぶ。換言すれば、クロストークは、１つの信号（他の信号に干渉するかもしれないししないかもしれない）からの情報の伝送である。電磁結合に基づくプロービングの問題解決方法では、結合器近端で結合される信号は、論理回路の検証に十分な情報を担う。

また、本願に記載の実施例は電磁結合器に向けられているが、当業者は、本願発明の実施例は他のシステムにも適用可能であると認識することになる。他の構造も、添付の請求項で定義する本願発明の実施例の範囲に収まってもよい。前述の実施例を選んで記載したのは、本発明の実施例の原理及び本発明の実践的な応用を最良に説明するためである。このような実施例を選んだことにより、当業者は本発明及び種々の実施例を、対象とする特定の利用に適した種々の変形を用いて最良に活用することができる。

図１は本発明の１つの実施例による、電磁結合器のための無部品終端の例の概略図である。図示する通り、システム１００は送信デバイス１０２、受信デバイス１０４、主正信号線路１０６、主負信号線路１０８、正信号結合器１１０、正信号結合器遠端１１２、正信号結合器近端１１４、負信号結合器１１６、負信号結合器遠端１１８、及び負信号結合器近端１２０を含む。

送信デバイス１０２及び受信デバイス１０４はいかなる型の集積回路デバイスを表現してもよい。１つの実施例では、例えば、送信デバイス１０２は処理装置又は制御装置であってもよく、受信デバイス１０４は記憶装置又は入出力装置であってもよい。送信デバイス１０２及び受信デバイス１０４を、印刷回路基板のような同一のプラットフォームに統合してもよく、又は、何らかの距離によって隔てられる別々のプラットフォームに実装してもよい。

主正信号線路１０６及び主負信号線路１０８（これらは、当業者により、相補的な正及び負の信号を表すことが認識され得る。）は、送信デバイス１０２が受信デバイス１０４に送るデータの差動対を形成する。周知の通り、差動信号伝送はシングルエンド信号伝送に対して、高速／高周波数の信号伝達において、とりわけ雑音耐性の点で、優位性がある。１つの実施例では、主正信号線路１０６及び主負信号線路１０８は、整合する長さ及び形状を有し、かつ、図示の様に直線状である必要は無い。

正信号結合器１１０及び負信号結合器１１６は、電磁結合器を示し、各々主正信号線路１０６及び主負信号線路１０８から標本化した電磁信号を提供する。１つの実施例では、正信号結合器１１０及び負信号結合器１１６は、各々主正信号線路１０６及び主負信号線路１０８に対して、整合する長さを有し、その形状に従う。

１つの実施例では、正信号結合器１１０は正信号結合器遠端１１２において短絡（接地）しており、負信号結合器１１６は負信号結合器遠端１１８で開放している（終端していない）。この構成では、エネルギーは反射して正信号結合器近端１１４及び負信号結合器近端１２０に戻ってくることになるが、反射されるエネルギーは実効的にコモンモード信号に変換される。反射係数が、１８０度位相が反転しているからである。これにより、モード直交性に基づき、所望の近端の結合されたエネルギーを、遠端で反射されるエネルギーから、効率的に分離することが可能となる。適切なコモンモードの終端（単純化のため図１には示していない）を相互接続路に組み込むことにより、遠端で反射される順方向結合エネルギー（コモンモードとなる）は、所望の近端の信号（差動モードとなる）と干渉しないことになる。

図２は本発明の１つの実施例による、電磁結合器のための無部品終端の例の断面図である。図示する通り、システム２００は主正信号線路２０２、主負信号線路２０４、正信号結合器２０６、負信号結合器２０８、ビア２１０、接地面２１２、配線層２１４及び配線層２１６を含む。

１つの実施例では、正信号結合器２０６は、主正信号線路２０２から標本化した電磁信号を提供し、ビア２１０によって結合器遠端で接地面２１２に接続される。逆に、負信号結合器２０８は、主負信号線路２０４から標本化した電磁信号を提供し、遠端は終端されていない。

１つの実施例では、主正信号線路２０２及び主負信号線路２０４は配線層２１４にあり、他方、正信号結合器２０６及び負信号結合器２０８は配線層２１６にある。別の実施例では、主正信号線路２０２及び主負信号線路２０４は、正信号結合器２０６及び負信号結合器２０８と同じ配線層にある。

図３は本発明の１つの実施例による、電磁結合器のための無部品終端と共に用いる、プロービング受信器における終端回路網の例の概略図である。図示する通り、システム３００は終端回路網３０２、結合された負信号３０４、結合された正信号３０６、終端抵抗器３０８、３１０及び３１２、並びに分析デバイス３１４を含む。

終端回路網３０２は、結合された負信号３０４及び結合された正信号３０６を、電磁結合器（例えば図１の正信号結合器１１０及び負信号結合器１１６）から受信し、それらを分析デバイス３１４に転送するように設計されている。１つの実施例では、終端回路網３０２は、終端抵抗器３０８、３１０及び３１２を、受信整合回路網として含む。これによりコモンモードインピーダンスと差動インピーダンスを同時に整合させる。結合器遠端からのコモンモード信号は、終端整合回路網が吸収し、結合器近端からの所望の差動信号とは干渉しない。モード直交性のおかげである。この例では、終端抵抗器３０８及び３１０が抵抗値Ｒ１を有し、かつ、終端抵抗器３１２が抵抗値Ｒ２を有するとすると、差動インピーダンスは２＊Ｒ１となり、コモンモードインピーダンスは０．５＊Ｒ１＋Ｒ２となる。

分析装置３１４は、差動モード信号を分析できる、いかなるオシロスコープを表現してもよい。

図４は本発明の１つの実施例による、電磁結合器のための無部品終端に適した電気器具の例の概略図である。電気器具４００は、従来の又は新規の電気器具の多種多様ないかなるものをも示すと意図されている。例えばラップトップ型コンピュータ、携帯電話、無線通信受信契約者装置、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、又はいかなる電気器具であれ、本願発明の教示から利益を得られるものを含む。図示する実施例によれば、電気器具４００は、１つ以上の処理装置４０２、記憶装置制御装置４０４、主記憶装置４０６、入出力制御装置４０８、ネットワーク制御装置４１０、及び入出力装置４１２を、図４に示すように結合して、含んでもよい。電気器具４００は、本願発明の実施例として先に記載した無部品終端の電磁結合器を含む差動対である部品間の接続を含んでもよい。

処理装置４０２は、制御論理回路の多種多様ないかなるものを示してもよい。これは次を含むがこれらに限定されない：１つ以上の超小型処理装置；プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）；プログラム可能論理アレイ（ＰＬＡ）；特定用途向集積回路（ＡＳＩＣ）；超小型制御装置；等。但し本願発明はこの観点に限定されない。１つの実施例では、処理装置４０２はインテル（登録商標）互換の処理装置である。処理装置４０２は、複数の機械語命令を含む命令集合を有してもよい。機械語命令は、例えばアプリケーションプログラム又はオペレーティングシステムによって起動されてもよい。

記憶装置制御装置４０４は、主記憶装置４０６と、電気器具４００の他の部品との仲介を行う、いかなる型の集積回路集合又は制御論理回路を示してもよい。１つの実施例では、処理装置４０２と記憶装置制御装置４０４との間の接続は、１つ以上の差動対を含む高速／高周波数シリアルリンクであってもよい。別の実施例では、記憶装置制御装置４０４は、処理装置４０２に統合されてもよく、差動対が処理装置４０２を主記憶装置４０６と直接接続してもよい。

主記憶装置４０６は、いかなる型の記憶装置を表現してもよい。主記憶装置４０６は、処理装置４０２がかつて用いた、又はこれから用いる、データ及び命令を格納するのに用いる。典型的には（但し本発明はこの観点に限定されないが）主記憶装置４０６は動的任意読書可能記憶装置（ＤＲＡＭ）から成ることになる。１つの実施例では、主記憶装置４０６はＲａｍｂｕｓ（登録商標）ＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）から成ってもよい。別の実施例では、主記憶装置４０６は倍速データ同期ＤＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ）から成ってもよい。

入出力制御装置４０８は、入出力装置４１２と、電気器具４００の他の部品との仲介を行う、いかなる型の集積回路集合又は制御論理回路を示してもよい。１つの実施例では、入出力制御装置４０８は、サウスブリッジと呼ばれてもよい。別の実施例では、入出力制御装置４０８は、PCI Express（登録商標）Base Specification, Revision 1.0a（PCI Special Interest Group、２００３年４月１５日制定）規格に準拠してもよい。

ネットワーク制御装置４１０は、電気器具４００が他の電気器具またはデバイスと通信するためのいかなる型のデバイスを示してもよい。１つの実施例では、ネットワーク制御装置４１０は、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ標準（１９９９年９月１６日承認、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１、１９９９版追補）に準拠してもよい。別の実施例では、ネットワーク制御装置４１０は、イーサネット（登録商標）のネットワーク接続カードであってもよい。

入出力装置４１２は、電気器具４００に入力を提供する又は電気器具４００からの出力を処理するいかなる型のデバイス、周辺装置又は部品を示してもよい。

本願発明の種々の実施例の数々の特徴及び利点を本発明の様々な実施例の構造及び機能の詳細と共に前述の通り記載したが、本開示は例示的のみであることを理解されたい。いくつかの場合では、かかる実施例の一つで、ある部分組立品が詳細に記載されるのみである。それにもかかわらず、かかる部分組立品は本発明の別の実施例で用いてもよいと認識され意図される。とりわけ部分の構造及び管理の事項に関しては、本発明の実施例の原理の範囲内で、添付の請求項の表現が用いる用語の広く一般的な意味により示される極限まで、変更を詳細に行ってよい。

本願発明の例示的な実施例及び最良の様態を開示した。添付の請求項が定義する本発明の実施例の範囲内に留まる限り、変更及び変形を、開示した実施例に対して行ってもよい。

本発明の１つの実施例による、電磁結合器のための無部品終端の例の概略図である。 本発明の１つの実施例による、電磁結合器のための無部品終端の例の断面図である。 本発明の１つの実施例による、電磁結合器のための無部品終端と共に用いる、プロービング受信器における終端回路網の例の概略図である。 本発明の１つの実施例による、電磁結合器のための無部品終端に適した電気器具の例の概略図である。

Claims (15)

1. 送信デバイスから受信デバイスへ信号が伝送されるよう前記送信デバイスを前記受信デバイスと結合する装置であって、
   差動対を形成する第１の信号線路及び第２の信号線路；
   前記第１の信号経路から標本化した電磁信号を提供する第１の電磁結合器；及び
   前記第２の信号経路から標本化した電磁信号を提供する第２の電磁結合器；
   を含み、
   前記第１の電磁結合器は、前記受信デバイスに最も近い端部である短絡した遠端と、前記送信デバイスに最も近い端部である近端とを有し、前記第２の電磁結合器は、前記受信デバイスに最も近い端部である開放した遠端と、前記送信デバイスに最も近い端部である近端とを有する、装置。
2. 前記第１の信号線路及び前記第２の信号線路は実質的に整合する長さと形状とを有する、請求項１の装置。
3. 前記第１の信号線路及び前記第２の信号線路は前記第１の電磁結合器及び前記第２の電磁結合器とは異なる配線層に含まれる、請求項１の装置。
4. 当該装置に前記受信デバイスが結合されない場合に、前記送信デバイスから発せられる信号を前記第１の電磁結合器及び前記第２の電磁結合器を介して受信して分析する分析デバイスを更に含む、請求項１の装置。
5. 前記分析デバイスに、整合したコモンモードインピーダンス及び整合した差動インピーダンスを有する終端回路網を更に含む、請求項４の装置。
6. 送信デバイスから受信デバイスへ信号が伝送されるよう前記送信デバイスを前記受信デバイスと結合する装置であって、
   前記送信デバイスを有する集積回路デバイス；
   前記集積回路デバイスに結合され、第１の信号線路及び第２の信号線路を含む差動信号対；
   前記第１の信号経路から標本化した電磁信号を提供する第１の電磁結合器；及び
   前記第２の信号経路から標本化した電磁信号を提供する第２の電磁結合器；
   を含み、
   前記第１の電磁結合器は、前記受信デバイスに最も近い端部である開放した遠端と、前記送信デバイスに最も近い端部である近端とを有し、前記第２の電磁結合器は、前記受信デバイスに最も近い端部である短絡した遠端と、前記送信デバイスに最も近い端部である近端とを有する、装置。
7. 当該装置に前記受信デバイスが結合されない場合に、前記送信デバイスから発せられる信号を前記第１の電磁結合器及び前記第２の電磁結合器を介して受信して分析する分析デバイスを更に含む、請求項６の装置。
8. 前記第１の電磁結合器及び前記第２の電磁結合器は実質的に整合する長さと形状とを有する、請求項６の装置。
9. 前記第１の信号線路及び前記第２の信号線路は前記第１の電磁結合器及び前記第２の電磁結合器とは異なる配線層に含まれる、請求項６の装置。
10. 前記第１の電磁結合器及び前記第２の電磁結合器から受信した、結合された信号のためのインピーダンス整合を行う終端回路網を更に含む、請求項６の装置。
11. 記憶装置；
    処理装置；
    前記処理装置及び前記記憶装置に結合され、第１の信号線路及び第２の信号線路を含む差動対；
    前記第１の信号経路から標本化した電磁信号を提供する第１の電磁結合器；及び
    前記第２の信号経路から標本化した電磁信号を提供する第２の電磁結合器；
    を含み、
    前記第１の電磁結合器は、前記記憶装置から該記憶装置に記憶されているデータを受信する受信デバイスとしての前記処理装置に最も近い端部である開放した遠端と、自身に記憶されているデータを送信する送信デバイスとしての前記記憶装置に最も近い端部である近端とを有し、前記第２の電磁結合器は、前記処理装置に最も近い端部である短絡した遠端と、前記記憶装置に最も近い端部である近端とを有する、システム。
12. 当該システムに前記処理装置が結合されない場合に、前記記憶装置から発せられる信号を前記第１の電磁結合器及び前記第２の電磁結合器を介して受信して分析する分析デバイスを更に含む、請求項１１のシステム。
13. 前記第１の電磁結合器及び前記第２の電磁結合器は実質的に整合する長さと形状とを有する、請求項１１のシステム。
14. 前記第１の信号線路及び前記第２の信号線路は前記第１の電磁結合器及び前記第２の電磁結合器とは異なる配線層に含まれる、請求項１１のシステム。
15. 前記第１の電磁結合器及び前記第２の電磁結合器から受信した、結合された信号のためのインピーダンス整合を行う終端回路網を更に含む、請求項１１のシステム。

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