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JP2010283415A - Noise-countermeasure circuit - Google Patents

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JP2010283415A
JP2010283415A JP2009132791A JP2009132791A JP2010283415A JP 2010283415 A JP2010283415 A JP 2010283415A JP 2009132791 A JP2009132791 A JP 2009132791A JP 2009132791 A JP2009132791 A JP 2009132791A JP 2010283415 A JP2010283415 A JP 2010283415A
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JP
Japan
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line
noise
common mode
capacitance
circuit
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Application number
JP2009132791A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Saito
康誌 齋藤
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noise-countermeasure circuit which is configured to suppress mode conversion from a normal mode to a common mode and capable of suppressing the generation of common mode noise. <P>SOLUTION: The noise-countermeasure circuit 4, on the side of a transmission side circuit 1, includes a common-mode choke coil 12, parasitic capacitances 10A and 10B inside a transceiver 10, and a capacitor 13. The lines 31 and 32 of a differential transmission line 3 are connected to the transceiver 10, and the capacitor 13 is connected to the line 31, between the transceiver 10 and the common mode choke coil 12. AS a result, the capacitor 13 is connected, in parallel with the parasitic capacitance 10A on the line 31. The capacitor 13 is an element for balancing the capacitance on the side of the line 31 and the capacitance on the side of the line 32, and the capacitance value C3 is set so that (the capacitance value C1)+(the capacitance value C3)=the capacitance value C2. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、車載LAN(Local Area Network)等で使用される差動伝送路上に生じるノイズを抑制するためのノイズ対策回路に関するものである。   The present invention relates to a noise countermeasure circuit for suppressing noise generated on a differential transmission line used in an in-vehicle LAN (Local Area Network) or the like.

一般に、車載LANのCAN(Controller Area Network)等のように、差動伝送路を用いて高速通信を行うシステムでは、通信IC(Integrated Circuit)の前段に、コモンモードチョークコイルを配設して、コモンモードノイズの発生を抑制している。
従来、この種のコモンモードチョークコイルとしては、例えば、特許文献1に記載のように、2本の導線をトロイダル状のフェライトコアに巻き付けた構造のものがある。
図10は、このコモンモードチョークコイルを用いた従来のノイズ対策回路を示す回路図である。
CAN等では、図10に示すように、差動伝送路を構成する線路111,112を、通信ICであるトランシーバ110の出力端から引き出し、終端抵抗113をトランシーバ110の近傍の線路111,112間に接続することにより、終端回路を形成している。そして、上記コモンモードチョークコイル100をこのトランシーバ110と終端抵抗113との間の線路111,112に介設することにより、ノイズ対策回路を構成している。
かかる構成により、線路111,112上に侵入したコモンモードノイズを、このコモンモードチョークコイル100によって抑制する。
In general, in a system that performs high-speed communication using a differential transmission path, such as CAN (Controller Area Network) for in-vehicle LAN, a common mode choke coil is disposed in front of the communication IC (Integrated Circuit). Suppresses the occurrence of common mode noise.
Conventionally, as this type of common mode choke coil, for example, as disclosed in Patent Document 1, there is a structure in which two conductive wires are wound around a toroidal ferrite core.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional noise countermeasure circuit using this common mode choke coil.
In CAN or the like, as shown in FIG. 10, the lines 111 and 112 constituting the differential transmission path are drawn from the output end of the transceiver 110 which is a communication IC, and the termination resistor 113 is connected between the lines 111 and 112 in the vicinity of the transceiver 110. By connecting to the terminal circuit, a termination circuit is formed. The common mode choke coil 100 is interposed in the lines 111 and 112 between the transceiver 110 and the terminating resistor 113 to constitute a noise countermeasure circuit.
With this configuration, common mode noise that has entered the lines 111 and 112 is suppressed by the common mode choke coil 100.

実開昭59−70323号公報Japanese Utility Model Publication No. 59-70323

しかし、上記した従来のノイズ対策回路では、次のような問題がある。
図10に示したノイズ対策回路では、トランシーバ110とコモンモードチョークコイル100と終端抵抗113とが並んだ回路を構成しているので、トランシーバ110内部に生じる寄生容量121,122とコモンモードチョークコイル100のノーマルモードインダクタンスとによって、直列共振回路が形成される。このため、ノーマルモードの差動信号の立ち上がりや立ち下がりに、この直列共振回路の共振周波数を有したリンギングが発生する。
ところが、上記特許文献1に記載のような構造のコモンモードチョークコイル100では、ノーマルモードの差動信号が差動伝送路の線路111,112を流れる際に、ノーマルモードの差動信号によって生じる磁束の打ち消しが不完全である。このため、ノーマルモード時のインダクタンスが極めて高くなり、リンギングが発生し易い。
このような状態で、トランシーバ110内に生じた寄生容量121,122の容量値に差異が生じると、線路111,112を流れるノーマルモードの差動信号に位相差や振幅の乱れが発生する。この結果、コモンモード成分が生じ、いわゆる、ノーマルモードからコモンモードへのモード変換が生じる。このコモンモード成分は、信号の立ち上がりや立ち下がりの部分に生じ、コモンモードノイズを発生させる。しかも、上記のように、立ち上がりや立ち下がり部分に大きな振幅のリンギングが存在すると、コモンモード成分が大きくなり、極めて大きな振幅のコモンモードノイズを輻射させるおそれがある。
However, the conventional noise countermeasure circuit described above has the following problems.
In the noise countermeasure circuit shown in FIG. 10, since the transceiver 110, the common mode choke coil 100, and the termination resistor 113 are arranged, the parasitic capacitances 121 and 122 generated in the transceiver 110 and the common mode choke coil 100 are formed. A series resonance circuit is formed by the normal mode inductance. For this reason, ringing having the resonance frequency of the series resonance circuit occurs at the rise and fall of the differential signal in the normal mode.
However, in the common mode choke coil 100 having the structure as described in Patent Document 1, magnetic flux generated by the normal mode differential signal when the normal mode differential signal flows through the lines 111 and 112 of the differential transmission path. The cancellation is incomplete. For this reason, the inductance in the normal mode becomes extremely high and ringing is likely to occur.
In such a state, when a difference occurs in the capacitance values of the parasitic capacitors 121 and 122 generated in the transceiver 110, a phase difference and amplitude disturbance occur in the normal mode differential signal flowing through the lines 111 and 112. As a result, a common mode component is generated, and so-called mode conversion from the normal mode to the common mode occurs. This common mode component occurs at the rising and falling portions of the signal and generates common mode noise. In addition, as described above, if ringing with a large amplitude is present at the rising or falling portion, the common mode component becomes large, and there is a possibility that common mode noise with an extremely large amplitude may be radiated.

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、ノーマルモードからコモンモードへのモード変換を抑制する構成にして、コモンモードノイズの発生を抑えることができるノイズ対策回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a noise countermeasure circuit that can suppress the occurrence of common mode noise by suppressing the mode conversion from the normal mode to the common mode. With the goal.

上記課題を解決するために、請求項1の発明は、差動信号を送信又は受信するための通信ICと、この通信ICに接続された差動伝送路と、この差動伝送路に介設され、差動伝送路の各線路に接続された1対のコイルを有して成るノイズ対策部品とを備えるノイズ対策回路であって、差動伝送路の一方の線路と導通した状態で通信IC内に生じる第1の寄生容量とコンデンサとの容量値和が、差動伝送路の他方の線路と導通した状態で通信IC内に生じる第2の寄生容量の容量値とほぼ等しくなるように、当該コンデンサを、一方の線路であって通信ICとノイズ対策部品との間の線路に第1の寄生容量と並列に接続した構成とする。
かかる構成により、差動信号が通信ICによって送受信される際には、差動信号が差動伝送路上を伝搬するが、ノーマルモード状態では、差動信号を構成する1対の信号が互いに逆位相で差動伝送路上を流れる。そして、コモンモード状態では、輻射ノイズの原因となるコモンモード信号が差動伝送路上を流れるが、この信号は、差動伝送路に介設されたノイズ対策部品によって減衰される。
ところで、差動伝送路に介設されたノイズ対策部品は、1対のコイルを有しているので、差動伝送路にそれぞれ導通した1対の寄生容量が、通信IC内に生じると、ノーマルモード時に、コイルのインダクタンスと寄生容量とによる直列共振回路が形成される。すると、差動信号の立ち上がりや立ち下がり時に、この直列共振回路の共振周波数を有したリンギングが発生して、差動信号に重畳する。
このような状態で、1対の寄生容量間に容量差がある場合には、差動信号に位相差や振幅の乱れが生じて、リンギングが重畳した差動信号の立ち上がりや立ち下がりの部分に大きなコモンモード成分が生じ、極めて大きな振幅のコモンモードノイズが輻射されることになる。
しかしながら、この発明では、容量差がある第1及び第2の寄生容量に対して、コンデンサを追加することで、容量差を解消している。すなわち、コンデンサを、第1の寄生容量と並列に接続して、第1の寄生容量とコンデンサとの容量値和が、第2の寄生容量の容量値とほぼ等しくなるように設定してあるので、差動伝送路の一方の線路側の容量と他方の線路側の容量とのバランスがとれ、差動信号間の位相差が極めて少なくなる。この結果、ノーマルモードからコモンモードへのモード変換が抑制される。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is directed to a communication IC for transmitting or receiving a differential signal, a differential transmission line connected to the communication IC, and an interposition in the differential transmission line. A noise countermeasure circuit comprising a noise countermeasure component having a pair of coils connected to each line of a differential transmission path, wherein the communication IC is in a state of being electrically connected to one line of the differential transmission path. So that the sum of the capacitance values of the first parasitic capacitance and the capacitor generated in the communication IC is substantially equal to the capacitance value of the second parasitic capacitance generated in the communication IC in a state of being electrically connected to the other line of the differential transmission path. The capacitor is configured to be connected in parallel with the first parasitic capacitance to one line that is between the communication IC and the noise countermeasure component.
With this configuration, when a differential signal is transmitted / received by the communication IC, the differential signal propagates on the differential transmission path. However, in the normal mode state, the pair of signals constituting the differential signal have opposite phases Flows on the differential transmission line. In the common mode state, a common mode signal that causes radiation noise flows on the differential transmission path, but this signal is attenuated by a noise countermeasure component interposed in the differential transmission path.
By the way, since the noise countermeasure component interposed in the differential transmission path has a pair of coils, if a pair of parasitic capacitances respectively conducted to the differential transmission path are generated in the communication IC, it is normal. During the mode, a series resonance circuit is formed by the coil inductance and the parasitic capacitance. Then, when the differential signal rises or falls, ringing having the resonance frequency of the series resonance circuit is generated and superimposed on the differential signal.
In such a state, when there is a capacitance difference between a pair of parasitic capacitances, a phase difference or amplitude disturbance occurs in the differential signal, and the differential signal where the ringing is superimposed has a rising or falling portion. A large common mode component is generated, and very large amplitude common mode noise is radiated.
However, in the present invention, the capacitance difference is eliminated by adding a capacitor to the first and second parasitic capacitances having a capacitance difference. That is, the capacitor is connected in parallel with the first parasitic capacitance, and the capacitance value sum of the first parasitic capacitance and the capacitor is set to be approximately equal to the capacitance value of the second parasitic capacitance. The capacitance on one line side of the differential transmission path and the capacity on the other line side are balanced, and the phase difference between the differential signals is extremely reduced. As a result, mode conversion from the normal mode to the common mode is suppressed.

請求項2の発明は、請求項1に記載のノイズ対策回路において、ノイズ対策部品は、コモンモードチョークコイルである構成とした。   According to a second aspect of the present invention, in the noise countermeasure circuit according to the first aspect, the noise countermeasure component is a common mode choke coil.

以上詳しく説明したように、この発明のノイズ対策回路によれば、差動伝送路の一方の線路側の容量と他方の線路側の容量とのバランスをとって、差動信号間の位相差を少なくすることにより、ノーマルモードからコモンモードへのモード変換を抑制するので、コモンモードノイズの輻射を効果的に防止することができるという優れた効果がある。   As described above in detail, according to the noise countermeasure circuit of the present invention, the phase difference between the differential signals is obtained by balancing the capacitance on one line side of the differential transmission line with the capacitance on the other line side. By reducing the number, the mode conversion from the normal mode to the common mode is suppressed, so that there is an excellent effect that radiation of common mode noise can be effectively prevented.

この発明の第1実施例に係るノイズ対策回路が適用された差動伝送路のシステム図である。1 is a system diagram of a differential transmission line to which a noise countermeasure circuit according to a first embodiment of the present invention is applied. 送信側回路に設けられたノイズ対策回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the noise countermeasure circuit provided in the transmission side circuit. ノイズ対策回路の作用及び効果を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the effect | action and effect of a noise countermeasure circuit. ノーマルモード時の差動信号を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the differential signal at the time of normal mode. リンギングが重畳した状態の差動信号を示す波形図である。It is a wave form diagram showing a differential signal in the state where ringing was superimposed. リンギングを有する差動信号に位相差が生じた状態を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the state which the phase difference produced in the differential signal which has ringing. 評価試験のための回路構成図である。It is a circuit block diagram for an evaluation test. リンギングを示す線図である。It is a diagram which shows ringing. 各周波数におけるノイズレベルを示す線図である。It is a diagram which shows the noise level in each frequency. 従来のノイズ対策回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional noise countermeasure circuit.

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。   The best mode of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、この発明の第1実施例に係るノイズ対策回路が適用された差動伝送路のシステム図であり、図2は、送信側回路に設けられたノイズ対策回路を示す回路図である。   FIG. 1 is a system diagram of a differential transmission line to which a noise countermeasure circuit according to a first embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a circuit diagram showing a noise countermeasure circuit provided in a transmission side circuit. .

図1に示す差動伝送路のシステムは、例えば、車載LANであり、送信側回路1と受信側回路2と差動伝送路3とを備えている。この実施例のノイズ対策回路4,5は、このような送信側回路1,受信側回路2にそれぞれ設けられている。   The differential transmission path system shown in FIG. 1 is, for example, an in-vehicle LAN, and includes a transmission side circuit 1, a reception side circuit 2, and a differential transmission path 3. The noise countermeasure circuits 4 and 5 of this embodiment are provided in the transmission side circuit 1 and the reception side circuit 2, respectively.

送信側回路1は、差動伝送路3に接続された通信ICであるトランシーバ10と、終端抵抗11と、ノイズ対策部品であるのコモンモードチョークコイル12と、コンデンサ13とを有している。   The transmission side circuit 1 includes a transceiver 10 that is a communication IC connected to the differential transmission path 3, a termination resistor 11, a common mode choke coil 12 that is a noise countermeasure component, and a capacitor 13.

トランシーバ10は、差動伝送路3の一方の線路31と他方の線路32とに接続されており、差動信号S+,S−を線路31,32に送信する機能を有している。
トランシーバ10では、差動伝送路3の線路31と導通した内部において、第1の寄生容量としての寄生容量10Aが生じ、線路32と導通した内部において、第2の寄生容量としての寄生容量10Bが生じる。
なお、この実施例では、トランシーバ10内に生じる寄生容量10A,10Bの容量値C1,C2に差異が存在し、寄生容量10Aの容量値C1の方が寄生容量10Bの容量値C2よりも小さいものとして説明する。
終端抵抗11は、差動信号の反射を防止するための素子であり、差動伝送路3の線路31,32に渡って接続されている。
The transceiver 10 is connected to one line 31 and the other line 32 of the differential transmission path 3, and has a function of transmitting differential signals S + and S− to the lines 31 and 32.
In the transceiver 10, a parasitic capacitance 10 </ b> A is generated as a first parasitic capacitance inside the line 31 of the differential transmission path 3, and a parasitic capacitance 10 </ b> B as a second parasitic capacitance is generated inside the line 32. Arise.
In this embodiment, there are differences in the capacitance values C1 and C2 of the parasitic capacitances 10A and 10B generated in the transceiver 10, and the capacitance value C1 of the parasitic capacitance 10A is smaller than the capacitance value C2 of the parasitic capacitance 10B. Will be described.
The termination resistor 11 is an element for preventing reflection of the differential signal, and is connected across the lines 31 and 32 of the differential transmission path 3.

図2に示すように、送信側回路1側のノイズ対策回路4は、コモンモードチョークコイル12とトランシーバ10内の寄生容量10A,10Bとコンデンサ13とで構成されている。   As shown in FIG. 2, the noise countermeasure circuit 4 on the transmission side circuit 1 side includes a common mode choke coil 12, parasitic capacitors 10 </ b> A and 10 </ b> B in the transceiver 10, and a capacitor 13.

コモンモードチョークコイル12は、差動伝送路3上のコモンモードノイズを除去するための素子であり、差動伝送路3上に介設されている。具体的には、コモンモードチョークコイル12は、差動伝送路3の線路31,32にそれぞれ接続された1対のコイル12A,12Bを有している。   The common mode choke coil 12 is an element for removing common mode noise on the differential transmission path 3 and is interposed on the differential transmission path 3. Specifically, the common mode choke coil 12 includes a pair of coils 12A and 12B connected to the lines 31 and 32 of the differential transmission path 3, respectively.

コンデンサ13は、差動伝送路3の線路31側の容量と線路32側の容量とのバランスをとるための素子であり、容量値C3を有する。
具体的には、コンデンサ13は、一方端13aを線路31に接続させ、他方端13bを接地させた状態で、トランシーバ10とコモンモードチョークコイル12との間の線路31に接続されている。これにより、コンデンサ13は、線路31上に寄生容量10Aと並列接続された状態になっている。
また、コンデンサ13の容量値C3は、線路31側の容量と線路32側の容量とのバランスをとった数値に設定されており、容量値C1+容量値C3=容量値C2である。
The capacitor 13 is an element for balancing the capacitance on the line 31 side of the differential transmission path 3 and the capacitance on the line 32 side, and has a capacitance value C3.
Specifically, the capacitor 13 is connected to the line 31 between the transceiver 10 and the common mode choke coil 12 with one end 13a connected to the line 31 and the other end 13b grounded. Thereby, the capacitor 13 is in a state of being connected in parallel with the parasitic capacitance 10 </ b> A on the line 31.
The capacitance value C3 of the capacitor 13 is set to a numerical value that balances the capacitance on the line 31 side and the capacitance on the line 32 side, and the capacitance value C1 + the capacitance value C3 = the capacitance value C2.

図1に示すように、受信側回路2の構成も送信側回路1とほぼ同様であり、通信ICであるレシーバ20と、終端抵抗21と、コモンモードチョークコイル22と、コンデンサ23とを有している。   As shown in FIG. 1, the configuration of the reception side circuit 2 is substantially the same as that of the transmission side circuit 1, and includes a receiver 20 that is a communication IC, a termination resistor 21, a common mode choke coil 22, and a capacitor 23. ing.

すなわち、レシーバ20は、差動伝送路3の線路31,32に接続され、差動信号S+,S−を線路31,32から受信する機能を有している。
このレシーバ20の内部では、線路31と導通した寄生容量20A、線路32と導通した寄生容量20Bが生じる。
終端抵抗21は、終端抵抗11と同様に差動信号の反射を防止するための素子であり、線路31,32間に接続されている。
コモンモードチョークコイル22も、差動伝送路3上のコモンモードノイズを除去するための素子であり、差動伝送路3の線路31,32にそれぞれ接続された1対のコイル22A,22Bを有している。
That is, the receiver 20 is connected to the lines 31 and 32 of the differential transmission path 3 and has a function of receiving the differential signals S + and S− from the lines 31 and 32.
Inside the receiver 20, a parasitic capacitance 20 </ b> A that is conductive with the line 31 and a parasitic capacitance 20 </ b> B that is conductive with the line 32 are generated.
The termination resistor 21 is an element for preventing reflection of a differential signal, similarly to the termination resistor 11, and is connected between the lines 31 and 32.
The common mode choke coil 22 is also an element for removing common mode noise on the differential transmission path 3 and has a pair of coils 22A and 22B connected to the lines 31 and 32 of the differential transmission path 3, respectively. is doing.

受信側回路2側のノイズ対策回路4は、送信側と同じように、コモンモードチョークコイル22とレシーバ20内の寄生容量20A,10Bとコンデンサ23とで構成されているが、レシーバ20の寄生容量20Bの容量値C5の方が寄生容量20Aの容量値C4よりも小さいため、コンデンサ23の接続部位が異なる。
すなわち、コンデンサ23は、容量値C6を有し、レシーバ20とコモンモードチョークコイル22との間の線路32に接続されている。そして、コンデンサ23の容量値C6は、容量値C5+容量値C6=容量値C4となるように、設定されている。
The noise countermeasure circuit 4 on the reception side circuit 2 side is composed of the common mode choke coil 22, the parasitic capacitances 20 </ b> A and 10 </ b> B in the receiver 20, and the capacitor 23 as in the transmission side. Since the capacitance value C5 of 20B is smaller than the capacitance value C4 of the parasitic capacitance 20A, the connection part of the capacitor 23 is different.
That is, the capacitor 23 has a capacitance value C 6 and is connected to a line 32 between the receiver 20 and the common mode choke coil 22. The capacitance value C6 of the capacitor 23 is set such that the capacitance value C5 + the capacitance value C6 = the capacitance value C4.

次に、この実施例のノイズ対策回路が示す作用及び効果について説明する。
図3は、ノイズ対策回路の作用及び効果を説明するための回路図である。
送信側回路1のノイズ対策回路4も受信側回路2のノイズ対策回路5も、ほぼ同様の作用及び効果を奏するので、ここでは、重複記載を避けるため、送信側回路1に設けたノイズ対策回路4の作用及び効果についてのみ説明する。
Next, the operation and effect of the noise countermeasure circuit of this embodiment will be described.
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining the operation and effect of the noise countermeasure circuit.
Since the noise countermeasure circuit 4 of the transmission side circuit 1 and the noise countermeasure circuit 5 of the reception side circuit 2 have almost the same operations and effects, the noise countermeasure circuit provided in the transmission side circuit 1 is used here to avoid duplication. Only the operation and effect of 4 will be described.

図3に示すように、差動信号S+,S−がトランシーバ10から差動伝送路3上に送信されると、ノーマルモード状態では、差動信号S+,S−が互いに逆位相で線路31,32上を流れる。
そして、輻射ノイズの原因となる同方向のコモンモード信号(図示省略)が、差動伝送路3の線路31,32を同方向に流れる場合には、コモンモードチョークコイル12が、これらのノイズ信号を減衰させる。
As shown in FIG. 3, when the differential signals S + and S− are transmitted from the transceiver 10 onto the differential transmission line 3, in the normal mode state, the differential signals S + and S− 32.
When a common mode signal (not shown) in the same direction that causes radiation noise flows in the same direction on the lines 31 and 32 of the differential transmission path 3, the common mode choke coil 12 causes these noise signals to be transmitted. Is attenuated.

図4は、ノーマルモード時の差動信号S+,S−を示す波形図であり、図5は、リンギングが重畳した状態の差動信号S+,S−を示す波形図であり、図6は、リンギングを有する差動信号S+,S−に位相差が生じた状態を示す波形図である。
図4に示すように、ノーマルモード状態において、差動伝送路3の線路31側と線路32側との条件に差がない場合には、差動信号S+,S−間に位相差は生じない。
4 is a waveform diagram showing the differential signals S + and S− in the normal mode, FIG. 5 is a waveform diagram showing the differential signals S + and S− in a state where ringing is superimposed, and FIG. It is a wave form diagram which shows the state which the phase difference produced in differential signal S + and S- which have ringing.
As shown in FIG. 4, in the normal mode state, when there is no difference in conditions between the line 31 side and the line 32 side of the differential transmission path 3, no phase difference occurs between the differential signals S + and S-. .

ところが、図2に示したように、差動伝送路3上には、コモンモードチョークコイル12のコイル12A,12Bが存在し、トランシーバ10内の寄生容量10A,10B等が存在するので、ノーマルモード時に、コモンモードチョークコイル12のインダクタンスと寄生容量等の容量とによってインダクタンスと容量との直列共振回路が形成される。
このため、図5に示すように、この直列共振回路の共振周波数を有したリンギングRが発生して、差動信号S+,S−に重畳する。
However, as shown in FIG. 2, the coils 12A and 12B of the common mode choke coil 12 are present on the differential transmission path 3, and the parasitic capacitances 10A and 10B in the transceiver 10 are present. Sometimes, the inductance of the common mode choke coil 12 and the capacitance such as parasitic capacitance form a series resonance circuit of inductance and capacitance.
Therefore, as shown in FIG. 5, ringing R having the resonance frequency of the series resonance circuit is generated and superimposed on the differential signals S + and S−.

このような状態で、線路31,32に接続された容量が寄生容量10A,10Bだけであるとすると、上記したように、寄生容量10Aの容量値C1の方が寄生容量10Bの容量値C2よりも小さいので、差動信号S+,S−に位相差が生じる。
この結果、図6に示すように、リンギングRが重畳した差動信号S+,S−の立ち上がりや立ち下がりの部分に、図6の二点鎖線で示すように、大きなコモンモード成分CMが生じ、このコモンモード成分CMによって、大振幅のコモンモードノイズが輻射されるおそれがある。
しかしながら、この実施例では、図2に示したように、コンデンサ13を寄生容量10Aと並列に線路31に接続して、寄生容量10Aとコンデンサ13との容量値和C1+C2が、寄生容量10Bの容量値C2と等しくなるように設定してある。
したがって、差動伝送路3の線路31側の容量と線路32側の容量とのバランスがとれているので、図6に示すような差動信号S+,S−間の位相差は、ほとんど生じない。この結果、ノーマルモードからコモンモードへのモード変換がなく、コモンモード成分CMも発生しないので、コモンモードノイズの輻射が防止される。
In this state, assuming that the capacitances connected to the lines 31 and 32 are only the parasitic capacitances 10A and 10B, as described above, the capacitance value C1 of the parasitic capacitance 10A is more than the capacitance value C2 of the parasitic capacitance 10B. Therefore, there is a phase difference between the differential signals S + and S−.
As a result, as shown in FIG. 6, a large common mode component CM is generated at the rising and falling portions of the differential signals S + and S− on which the ringing R is superimposed, as shown by the two-dot chain line in FIG. The common mode component CM may radiate large-amplitude common mode noise.
However, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the capacitor 13 is connected to the line 31 in parallel with the parasitic capacitance 10A, and the capacitance value sum C1 + C2 of the parasitic capacitance 10A and the capacitor 13 is the capacitance of the parasitic capacitance 10B. It is set to be equal to the value C2.
Accordingly, since the capacitance on the line 31 side and the capacitance on the line 32 side of the differential transmission path 3 are balanced, the phase difference between the differential signals S + and S− as shown in FIG. 6 hardly occurs. . As a result, there is no mode conversion from the normal mode to the common mode, and no common mode component CM is generated, thereby preventing radiation of common mode noise.

発明者等は、かかる効果を確認すべく、次のような評価試験を行った。
図7は、評価試験のための回路構成図である。
この評価試験は、車載LANインターフェース規格の1つであるCANBUSの伝導ノイズ評価用回路を用いて行った。
具体的には、図7に示すように、送信側回路1に、120Ωの抵抗211と4.7nFのコンデンサ212とで成るインピーダンスマッチング回路を、差動伝送路3の線路31,32に構成した。そして、これらの線路31,32を、先端で交わらせて、1本の伝送路35にし、この伝送路35を、スペクトラムアナライザ220に接続した。なお、符号213は、50Ωの抵抗である。
このとき、終端抵抗11を60Ωに設定し、コモンモードチョークコイル12としては、コモンモードインダクタンスが約50μH、ノーマルモードインダクタンスが約3μHのものを使用した。
また、トランシーバ10において、1MHzにおける寄生容量10A,10Bの容量値C1,C2を測定したところ、それぞれ、8.2pF,6.9pFであった。すなわち、この評価試験では、寄生容量10Bよりも1.3pFだけ大きな容量値の寄生容量10Aを生じるトランシーバ10を使用した。
The inventors conducted the following evaluation test in order to confirm this effect.
FIG. 7 is a circuit configuration diagram for the evaluation test.
This evaluation test was performed using a CANBUS conductive noise evaluation circuit, which is one of the in-vehicle LAN interface standards.
Specifically, as shown in FIG. 7, an impedance matching circuit including a 120Ω resistor 211 and a 4.7 nF capacitor 212 is configured in the transmission circuit 1 on the lines 31 and 32 of the differential transmission path 3. . These lines 31 and 32 intersect at the tip to form one transmission path 35, and this transmission path 35 is connected to the spectrum analyzer 220. Reference numeral 213 denotes a 50Ω resistor.
At this time, the termination resistor 11 was set to 60Ω, and the common mode choke coil 12 having a common mode inductance of about 50 μH and a normal mode inductance of about 3 μH was used.
Further, in the transceiver 10, when the capacitance values C1 and C2 of the parasitic capacitors 10A and 10B at 1 MHz were measured, they were 8.2 pF and 6.9 pF, respectively. That is, in this evaluation test, the transceiver 10 that generates the parasitic capacitance 10A having a capacitance value 1.3 pF larger than the parasitic capacitance 10B is used.

評価試験では、かかる回路構成において、250kHzの矩形波である差動信号S+,S−を、トランシーバ10から差動伝送路3に出力する。そして、差動信号S+,S−を、コモンモードチョークコイル12,終端抵抗11,抵抗211とコンデンサ212とでなるインピーダンスマッチング回路を通じて伝送路35に送る。これにより、差動信号S+,S−は、伝送路35で加算されて、コモンモード成分CMとなるので、このコモンモード成分CMをスペクトラムアナライザ220で測定する。   In the evaluation test, in this circuit configuration, differential signals S + and S− that are rectangular waves of 250 kHz are output from the transceiver 10 to the differential transmission path 3. The differential signals S + and S− are sent to the transmission line 35 through an impedance matching circuit including the common mode choke coil 12, the terminating resistor 11, the resistor 211, and the capacitor 212. As a result, the differential signals S + and S− are added in the transmission path 35 to become the common mode component CM. Therefore, the common mode component CM is measured by the spectrum analyzer 220.

図8は、リンギングを示す線図であり、図9は、各周波数におけるノイズレベルを示す線図である。
まず、図7に示した評価回路において、ノーマルモードの位相差のない差動信号S+,S−の波形を測定したところ、図8に示すように、インダクタンスと容量との直列共振によるリンギングRが、2μs付近に発生した。図8のリンギング周波数は約38MHzであり、コモンモードチョークコイル12のインダクタンスと寄生容量10A,10Bとの直列共振回路の共振周波数とも一致している。
FIG. 8 is a diagram showing ringing, and FIG. 9 is a diagram showing a noise level at each frequency.
First, in the evaluation circuit shown in FIG. 7, the waveforms of the differential signals S + and S− having no phase difference in the normal mode were measured. As shown in FIG. It occurred around 2 μs. The ringing frequency in FIG. 8 is about 38 MHz, which also matches the resonance frequency of the series resonance circuit of the inductance of the common mode choke coil 12 and the parasitic capacitors 10A and 10B.

次に、1pFのコンデンサ13を線路31に挿入した場合、線路32に挿入した場合、及び線路31,32のいずれにも挿入しなかった場合のノイズレベルを測定した。
このとき、測定周波数を0.15MHz〜1000MHzとし、スペクトラムアナライザ220のバンド幅を10kHzとして測定した。
実際の測定では、差動信号S+,S−の基本周波数である250kHzの高調波のノイズレベルも観測することができた。しかし、図9では、理解を容易にするため、基本波、高調波のノイズレベルの頂点を通るエンベロープ曲線で示した。
Next, the noise level was measured when the 1 pF capacitor 13 was inserted into the line 31, when it was inserted into the line 32, and when it was not inserted into any of the lines 31 and 32.
At this time, the measurement frequency was 0.15 MHz to 1000 MHz, and the bandwidth of the spectrum analyzer 220 was 10 kHz.
In actual measurement, it was also possible to observe a noise level of a harmonic of 250 kHz, which is the fundamental frequency of the differential signals S + and S−. However, in FIG. 9, for easy understanding, an envelope curve passing through the apex of the fundamental and harmonic noise levels is shown.

図9の囲みAで示すように、周波数範囲20MHz〜100MHzのあたりで、コンデンサ13を接続した場合と接続しなかった場合等によって、ノイズレベルが異なっていることが確認できる。この差異は、リンギングの共振周波数38MHzのところで特に顕著に現れている。
すなわち、実線のノイズレベル曲線N1で示すように、1pFのコンデンサ13を線路31に挿入した場合に、ノイズレベルが最も高かった。そして、極太実線のノイズレベル曲線N2で示すように、コンデンサ13を線路32に挿入した場合に、ノイズレベルが最も低く、破線のノイズレベル曲線N3で示すように、線路31,32のいずれにも挿入しなかった場合には、これらの中間のノイズレベルであった。
As shown by a box A in FIG. 9, it can be confirmed that the noise level varies depending on whether the capacitor 13 is connected or not in the frequency range of 20 MHz to 100 MHz. This difference is particularly noticeable at the ringing resonance frequency of 38 MHz.
That is, as indicated by the solid noise level curve N1, when the 1 pF capacitor 13 was inserted into the line 31, the noise level was the highest. When the capacitor 13 is inserted into the line 32 as shown by the very solid noise level curve N2, the noise level is the lowest, and as shown by the broken line noise level curve N3, both of the lines 31 and 32 are used. When not inserted, the noise level was between these levels.

この評価試験から、寄生容量10Aの方が寄生容量10Bよりも1.3pFだけ高いため、線路31に1pFのコンデンサ13を追加すると、線路31,32間の容量のバランスのズレがさらに大きくなり、ノイズが増加することを確認すると共に、線路32にコンデンサ13を追加することで、線路31,32間の容量のバランスがとれ、コモンモードノイズを低下させることができることを確認することができた。   From this evaluation test, since the parasitic capacitance 10A is higher by 1.3 pF than the parasitic capacitance 10B, adding a 1 pF capacitor 13 to the line 31 further increases the balance of the capacitance balance between the lines 31 and 32. It was confirmed that the noise was increased and that the capacitor 13 was added to the line 32 to balance the capacitance between the lines 31 and 32 and to reduce the common mode noise.

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、ノイズ対策部品としてコモンモードチョークコイルを適用したが、これに限るものではない。ノイズ対策部品としては、差動伝送路の各線路に接続された1対のコイルを有し、コモンモード信号が流れたときに、コイル間の相互インダクタンスを発生させて、部品全体のインダクタンスを増加させる構造のものであれば良い。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary of invention.
For example, in the above embodiment, the common mode choke coil is applied as the noise countermeasure component, but the present invention is not limited to this. As a noise countermeasure component, it has a pair of coils connected to each line of the differential transmission line, and when a common mode signal flows, it generates mutual inductance between the coils and increases the inductance of the entire component Any structure can be used.

1…送信側回路、 2…受信側回路、 3…差動伝送路、 4,5…ノイズ対策回路、 10…トランシーバ、 20…レシーバ、 10A,10B,20A,20B…寄生容量、 11,21…終端抵抗、 12,22…コモンモードチョークコイル、 12A,12B,22A,22B…コイル、 13,23…コンデンサ、 31,32…線路、 A…囲み、 C1〜C6…容量値、 CM…コモンモード成分、 S+,S−…差動信号。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transmission side circuit, 2 ... Reception side circuit, 3 ... Differential transmission path, 4, 5 ... Noise suppression circuit, 10 ... Transceiver, 20 ... Receiver, 10A, 10B, 20A, 20B ... Parasitic capacitance, 11, 21 ... Termination resistor, 12, 22 ... Common mode choke coil, 12A, 12B, 22A, 22B ... Coil, 13, 23 ... Capacitor, 31, 32 ... Line, A ... Box, C1-C6 ... Capacitance value, CM ... Common mode component , S +, S−... Differential signal.

Claims (2)

差動信号を送信又は受信するための通信ICと、この通信ICに接続された差動伝送路と、この差動伝送路に介設され、差動伝送路の各線路に接続された1対のコイルを有して成るノイズ対策部品とを備えるノイズ対策回路であって、
上記差動伝送路の一方の線路と導通した状態で通信IC内に生じる第1の寄生容量とコンデンサとの容量値和が、差動伝送路の他方の線路と導通した状態で通信IC内に生じる第2の寄生容量の容量値とほぼ等しくなるように、当該コンデンサを、上記一方の線路であって上記通信ICとノイズ対策部品との間の線路に上記第1の寄生容量と並列に接続した、
ことを特徴とするノイズ対策回路。
A communication IC for transmitting or receiving a differential signal, a differential transmission path connected to the communication IC, and a pair connected to each line of the differential transmission path interposed in the differential transmission path A noise countermeasure circuit comprising a noise countermeasure component comprising a coil of
The capacitance value sum of the first parasitic capacitance and the capacitor generated in the communication IC in a state of being conductive with one line of the differential transmission path is in the communication IC in a state of being conductive with the other line of the differential transmission path. The capacitor is connected in parallel with the first parasitic capacitance to the one of the lines and between the communication IC and the noise countermeasure component so as to be approximately equal to the capacitance value of the generated second parasitic capacitance. did,
Noise suppression circuit characterized by that.
請求項1に記載のノイズ対策回路において、
上記ノイズ対策部品は、コモンモードチョークコイルである、
ことを特徴とするノイズ対策回路。
The noise suppression circuit according to claim 1,
The noise suppression component is a common mode choke coil.
Noise suppression circuit characterized by that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018057026A (en) * 2015-01-25 2018-04-05 ヴァレンス セミコンダクター リミテッド High-speed adaptive mode conversion digital canceller
WO2020230379A1 (en) * 2019-05-15 2020-11-19 板橋 佑記 Electromagnetic noise absorber for smartphone

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