WO2015087794A1 - コモンモードフィルタおよびesd保護回路付きコモンモードフィルタ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a common mode filter for suppressing common mode noise propagating through a differential transmission line and a common mode filter with an ESD protection circuit.
- a common mode choke coil has been used to suppress common mode noise that tends to propagate through the differential transmission line.
- the common mode choke coil includes, for example, two coils as described in Patent Document 1, so that a magnetic field generated in each coil is canceled by a differential mode signal (normal mode signal), and a common mode signal ( Two coils are configured so that the magnetic field strengthens the common mode noise).
- each coil has a large inductance value and that a coupling coefficient between the coils is large.
- a differential transmission line that is used in a high frequency band and requires a small transmission loss such as a differential transmission line for a high-speed interface such as USB and HDMI (registered trademark), is as described above. It is difficult to use a common mode choke coil.
- An object of the present invention is to provide a common mode filter that has a high effect of suppressing common mode noise even with a small inductance and a small coupling coefficient, has good high frequency characteristics, and has a small transmission loss.
- the common mode filter and the common mode filter with an ESD protection circuit of the present invention are configured as follows.
- the common mode filter of the present invention is a common mode filter inserted into the first signal line and the second signal line constituting the differential transmission line, A first inductance element inserted in series with the first signal line; A second inductance element inserted in series with the second signal line; A third inductance element having a first end connected to a neutral point with respect to the first signal line and the second signal line; A fourth inductance element having a first end connected to the neutral point; A first capacitance element connected between a first end of the first inductance element and a second end of the third inductance element; A second capacitance element connected between the second end of the first inductance element and the second end of the third inductance element; A third capacitance element connected between the first end of the second inductance element and the second end of the fourth inductance element; A fourth capacitance element connected between the second end of the second inductance element and the second end of the fourth inductance element; A fifth inductance element connected between the neutral point and the ground; A fifth capacitance
- the first resonance frequency which is the resonance frequency of the first and second resonance circuits the second resonance frequency which is the resonance frequency of the third and fourth resonance circuits, and the fifth and fifth resonance circuits. It is preferable that the third resonance frequency, which is the resonance frequency of the resonance circuit 6, is different. Thereby, common mode noise can be attenuated over a wide band.
- the impedance of the first capacitance element, the second capacitance element, the third capacitance element, and the fourth capacitance element at the resonance frequency of the third resonance circuit and the fourth resonance circuit Is preferably larger than the series impedance of the third inductance element and the fourth inductance element. This suppresses an increase in the insertion loss of the differential mode signal.
- the common mode filter of the present invention is a common mode filter inserted into the first signal line and the second signal line constituting the differential transmission line, A first inductance element inserted in series with the first signal line; A second inductance element inserted in series with the second signal line; A third inductance element having a first end connected to a neutral point with respect to the first signal line and the second signal line, and a second end connected to the first signal line; A fourth inductance element having a first end connected to the neutral point and a second end connected to the second signal line; A fifth inductance element connected between the neutral point and the ground; A fifth capacitance element connected between the neutral point and ground; With An attenuation pole formed by a resonance circuit of the fifth inductance element and the fifth capacitance element is formed in a pass band of common mode noise.
- the third inductance element and the fourth inductance element are wound so as to be differentially coupled to the common mode noise and to be coupled to the differential mode signal. It is preferable that they are connected. This suppresses an increase in differential mode loss.
- a common mode filter with an ESD protection circuit according to the present invention includes the common mode filter according to any one of (1) to (6) above, between the first signal line and the ground, and the second signal line. And an ESD protection element inserted between the ground and the ground.
- the common mode filter is formed in a rewiring layer of a semiconductor substrate, and a Zener diode as the ESD protection element is formed in the semiconductor substrate.
- the common mode filter of the present invention is A common mode filter inserted into the first signal line and the second signal line constituting the differential transmission line, A first inductance element (L1) inserted in series with the first signal line; A second inductance element (L2) inserted in series with the second signal line; A third inductance element (L3) having a first end connected to a neutral point with respect to the first signal line and the second signal line, and a second end connected to the first signal line; A fourth inductance element (L4) having a first end connected to the neutral point and a second end connected to the second signal line; A fifth inductance element (L5) connected between the neutral point and the ground; A first shunt connection capacitance element (C1 / C2) connected between the first inductance element (L1) and the third inductance element (L3); A second shunt connection capacitance element (C3 / C4) connected between the second inductance element (L2) and the fourth inductance element (L4); With A series resonant circuit including the first in
- the common mode noise is attenuated over a wide band including the attenuation pole of the frequency (f1) and the attenuation pole of the frequency (f2).
- the common mode filter of the present invention is A common mode filter inserted into the first signal line and the second signal line constituting the differential transmission line, A first inductance element (L1) inserted in series with the first signal line; A second inductance element (L2) inserted in series with the second signal line; A third inductance element (L3) having a first end connected to a neutral point with respect to the first signal line and the second signal line, and a second end connected to the first signal line; A fourth inductance element (L4) having a first end connected to the neutral point and a second end connected to the second signal line; A fifth capacitance element (C5) connected between the neutral point and the ground; A first shunt connection capacitance element (C1 / C2) connected between the first inductance element (L1) and the third inductance element (L3); A second shunt connection capacitance element (C3 / C4) connected between the second inductance element (L2) and the fourth inductance element (L4); With A series resonant circuit including the first in
- a common mode filter and a common mode filter with an ESD protection circuit that have a high suppression effect on common mode noise even with a small inductance and a small coupling coefficient, have good characteristics at high frequencies, and have a small transmission loss.
- FIG. 1 is a circuit diagram of a common mode filter 101 according to the first embodiment.
- FIGS. 2A, 2 ⁇ / b> B, and 2 ⁇ / b> C are diagrams illustrating six resonance circuits configured in the common mode filter 101.
- FIG. 3 is a diagram showing the frequency characteristics of reflection loss and insertion loss as seen from the balanced terminals (T1, T3) of the common mode filter 101.
- FIG. 4 is a circuit diagram of the upper half of the common mode filter 101.
- 5A is a circuit diagram of the first resonance circuit RC1
- FIG. 5B is a circuit diagram of the third resonance circuit RC3
- FIG. 5C is a circuit diagram of the fifth resonance circuit RC5.
- FIG. 5A is a circuit diagram of the first resonance circuit RC1
- FIG. 5B is a circuit diagram of the third resonance circuit RC3
- FIG. 5C is a circuit diagram of the fifth resonance circuit RC5.
- FIG. 6A is a locus of the impedance viewed from the terminal T1 of the circuit shown in FIG. 4 when the frequency is swept from 500 MHz to 3.0 GHz.
- FIG. 6B is a diagram showing the frequency characteristics of reflection loss and insertion loss as seen from the terminal T1.
- FIG. 7 is a diagram showing the frequency characteristics of the imaginary component of the impedance viewed from the neutral point NP.
- FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of the common mode filter 101 with respect to the differential mode signal.
- FIG. 9 is a diagram showing the frequency characteristics of the absolute value of the impedance of the circuit viewed from the terminals T1 and T3 of FIG. FIG.
- FIG. 10A is a diagram illustrating frequency characteristics of the common mode filter when the third inductor L3 and the fourth inductor L4 have a differential coupling configuration.
- FIG. 10B is a diagram illustrating the frequency characteristics of the common mode filter when the third inductor L3 and the fourth inductor L4 have a summing coupling configuration.
- 11A shows differential mode insertion loss of a common mode filter that performs “differential coupling” (differential coupling for differential mode current), and
- FIG. 11B shows “summing coupling” (differential coupling for differential mode current). It is a figure which shows the insertion loss of the differential mode of the common mode filter to do.
- FIG. 12 is a perspective view of a common mode filter with an ESD protection circuit according to the third embodiment.
- FIG. 12 is a perspective view of a common mode filter with an ESD protection circuit according to the third embodiment.
- FIG. 13 is a plan view of each layer of the rewiring layer of the common mode filter with an ESD protection circuit according to the third embodiment.
- FIG. 14 is a circuit diagram of a common mode filter with an ESD protection circuit according to the third embodiment.
- FIG. 15 is a plan view of each layer of the common mode filter according to the fourth embodiment.
- FIG. 16 is a diagram illustrating frequency characteristics of insertion loss of the common mode filter according to the fourth embodiment.
- FIG. 1 is a circuit diagram of a common mode filter 101 according to the first embodiment.
- a common mode filter 101 shown in FIG. 1 is a balanced filter connected to a differential transmission line composed of a first signal line SL1 and a second signal line SL2.
- a first inductance element (hereinafter referred to as “first inductor”) L1 is inserted in series in the first signal line SL1
- a second inductance element (hereinafter referred to as “second inductor”) L2 is inserted in the second signal line SL2.
- the common mode filter 101 includes a ground serving as a reference for the first signal line SL1 and the second signal line SL2.
- the common mode filter 101 includes a third inductance element (hereinafter, “third inductor”) L3 having a first end connected to a neutral point NP with respect to the first signal line SL1 and the second signal line SL2, A fourth inductance element (hereinafter referred to as “fourth inductor”) L4 having a first end connected to the sex point NP is provided.
- third inductor third inductance element
- fourth inductor (hereinafter referred to as “fourth inductor”) L4 having a first end connected to the sex point NP is provided.
- a first capacitance element (hereinafter, “first capacitor”) C1 is connected between the first end of the first inductor L1 and the second end of the third inductor L3.
- a second capacitance element (hereinafter, “second capacitor”) C2 is connected between the second end of the first inductor L1 and the second end of the third inductor L3.
- a third capacitance element (hereinafter referred to as “third capacitor”) C3 is connected between the first end of the second inductor L2 and the second end of the fourth inductor L4.
- a fourth capacitance element (hereinafter, “fourth capacitor”) C4 is connected between the second end of the second inductor L2 and the second end of the fourth inductor L4.
- a fifth inductance element (hereinafter referred to as “fifth inductor”) L5 and a fifth capacitance element (hereinafter referred to as “fifth capacitor”) C5 are connected between the neutral point NP and the ground.
- FIGS. 2A, 2B, and 2C are diagrams illustrating six resonance circuits configured in the common mode filter 101.
- FIG. 1 is a diagram illustrating six resonance circuits configured in the common mode filter 101.
- the first resonant circuit (series resonant circuit) RC1 is configured by the first inductor L1, the first capacitor C1, the second capacitor C2, the third inductor L3, and the fifth inductor L5.
- the second inductor L2, the third capacitor C3, the fourth capacitor C4, the fourth inductor L4, and the fifth inductor L5 constitute a second resonance circuit (series resonance circuit) RC2.
- first inductor L1, the first capacitor C1, and the second capacitor C2 constitute a third resonance circuit (parallel resonance circuit) RC3.
- the second inductor L2, the third capacitor C3, and the fourth capacitor C4 constitute a fourth resonance circuit (parallel resonance circuit) RC4.
- the first inductor L1, the first capacitor C1, the second capacitor C2, the third inductor L3, and the fifth capacitor C5 constitute a fifth resonance circuit (series resonance circuit) RC5.
- the second inductor L2, the fourth inductor L4, the third capacitor C3, the fourth capacitor C4, and the fifth capacitor C5 constitute a sixth resonance circuit (series resonance circuit) RC6.
- FIG. 3 is a diagram showing the frequency characteristics of reflection loss and insertion loss as seen from the balanced terminals (T1, T3).
- S21 [DD] is the differential mode signal insertion loss
- S11 [DD] is the differential mode signal reflection loss
- S21 [CC] is the common mode noise insertion loss
- S11 [CC] is the common mode noise reflection loss. It is.
- An attenuation pole occurs at frequencies f1, f2, and f3 in the insertion loss S21 [CC] of common mode noise. The reason why these three attenuation poles are generated will be described later.
- the circuit using the first inductor L1, the first capacitor C1, the second capacitor C2, and the third inductor L3, and the circuit using the second inductor L2, the third capacitor C3, the fourth capacitor C4, and the fourth inductor L4 are Symmetric with respect to the sex point NP. Therefore, for common mode noise, the operation of the common mode filter 101 can be described with an unbalanced circuit in the upper half or the lower half from the neutral point NP.
- FIG. 4 is a circuit diagram of the upper half of the common mode filter 101.
- the value of each element is as follows.
- L1: 6nH L3: 2nH L5: 3.7nH C1: 3pF C2: 3pF C5: 2.4pF 5A is a circuit diagram of the first resonance circuit RC1
- FIG. 5B is a circuit diagram of the third resonance circuit RC3
- FIG. 5C is a circuit diagram of the fifth resonance circuit RC5.
- FIG. 6A is a locus of the impedance viewed from the terminal T1 of the circuit shown in FIG. 4 when the frequency is swept from 500 MHz to 3.0 GHz.
- FIG. 6B is a diagram showing the frequency characteristics of reflection loss and insertion loss as seen from the terminal T1. Both are the results of simulation with the terminals T1, T2 terminated in 50 ⁇ . 6A and 6B, the frequency at the position indicated by each marker is as follows.
- the attenuation of the reflection loss at the frequency f2 is due to the third resonance circuit RC3. That is, the resonance resonates in parallel with the common mode noise of the frequency f2, and the propagation of the common mode noise is blocked (reflected).
- the attenuation of the reflection loss at the frequency f3 is due to the fifth resonance circuit RC5.
- series resonance occurs with respect to the common mode noise of the frequency f3, and the common mode noise is shunted.
- the second resonance circuit RC2 shown in FIG. 2A operates in the same manner as the first resonance circuit RC1.
- the fourth resonance circuit RC4 shown in FIG. 2B operates in the same manner as the third resonance circuit RC3.
- the sixth resonance circuit RC6 shown in FIG. 2C operates in the same manner as the fifth resonance circuit RC5.
- Either one of the third inductor L3 and the fourth inductor L4 operates as a common mode filter.
- the third inductor L3 and the fourth inductor L4 is advantageous for miniaturization, it becomes an asymmetric circuit.
- the amount of conversion to the differential mode and the amount of conversion from the differential mode to the common mode increase.
- FIG. 5B the fifth inductor L5 and the fifth capacitor C5 constitute an LC parallel circuit.
- FIG. 7 is a diagram showing the frequency characteristics of the imaginary component of the impedance viewed from the neutral point NP.
- the third resonance The circuit RC3 acts as a parallel resonant circuit. Therefore, the resonance frequency of the third resonance circuit RC3 is preferably equal to or close to the resonance frequency of the LC parallel circuit composed of the fifth inductor L5 and the fifth capacitor C5.
- the third resonance frequency f3, which is the resonance frequency of the fifth and sixth resonance circuits, is different. Therefore, common mode noise can be attenuated over a wide band.
- the common mode filter according to the present embodiment is as shown in FIG.
- a fourth inductance element L4 having a first end connected to the neutral point NP and a second end connected to the second signal line SL2,
- a fifth inductance element L5 connected between the neutral point NP and the ground;
- the series resonant circuit RC1 is configured including the first shunt connection capacitance element (C1 / C2), the third inductance element L3, and the fifth inductance element L5.
- the series resonant circuit RC2 is configured including the second shunt-connected capacitance element (C3 / C4), the fourth inductance element L4, and the fifth inductance element L5.
- a parallel resonant circuit RC3 including the first inductance element L1 and the first shunt connection capacitance element (C1 / C2) is configured.
- the parallel resonant circuit RC4 is configured including the second inductance element L2 and the second shunt connection capacitance element (C3 / C4).
- the series resonant circuits RC1 and RC2 and the parallel resonant circuits RC3 and RC4 are coupled by sharing some elements (L1, C1, C2, L2, C3, and C4). Since one resonance circuit is a series resonance circuit (RC1, RC2) and the other resonance circuit is a parallel resonance circuit (RC3, RC4), the attenuation pole of the frequency f1 by the series resonance circuits RC1, RC2 and the parallel resonance circuit The amount of attenuation also increases in the frequency band between the attenuation poles of the frequency f2 by RC3 and RC4. (Because this is a combination of a series resonant circuit and a parallel resonant circuit, the two attenuation poles are widened without separation.) That is, the common mode noise attenuation band is widened.
- the series resonant circuit RC5 is configured including the first shunt connection capacitance element (C1 / C2), the third inductance element L3, and the fifth capacitance element C5.
- the series resonant circuit RC6 is configured including the second shunt connection capacitance element (C3 / C4), the fourth inductance element L4, and the fifth capacitance element C5.
- the series resonant circuits RC5 and RC6 and the parallel resonant circuits RC3 and RC4 are coupled by sharing some elements (L1, C1, C2, L2, C3 and C4). Since one resonance circuit is a series resonance circuit (RC5, RC6) and the other resonance circuit is a parallel resonance circuit (RC3, RC4), the attenuation pole of the frequency f3 by the series resonance circuits RC5, RC6, and the parallel resonance circuit The amount of attenuation also increases in the frequency band between the attenuation poles of the frequency f2 by RC3 and RC4. (Because this is a combination of a parallel resonance circuit and a series resonance circuit, the two attenuation poles are widened without separation.) That is, the attenuation band of common mode noise is widened.
- common mode noise is attenuated over a wide band including the frequencies f1, f2, and f3 by coupling the circuits RC3 and RC4 and the series resonant circuits RC5 and RC6 that form the attenuation pole of the frequency f3.
- FIG. 8 is a diagram showing the operation of the common mode filter 101 with respect to the differential mode signal.
- the neutral point NP is the ground potential, so the fifth inductor L5 and the fifth capacitor C5 shown in FIG. 1 do not exist equivalently and are expressed as shown in FIG. Can do.
- FIG. 9 is a diagram showing the frequency characteristics of the absolute value of the impedance of the circuit viewed from the terminals T1 and T3 of FIG.
- the impedance of the series circuit of the third inductor L3 and the fourth inductor L4 is the capacitor C1. , C2, C3, and C4, the impedance of capacitors C1, C2 (, C3, C4) at the self-resonant frequency is the third inductor L3 and It is not sufficiently large compared to the impedance of the series circuit of the fourth inductor L4. Therefore, the differential mode signal is not blocked (reflected) by the parallel resonance of the third resonance circuit RC3 and the fourth resonance circuit RC4, and passes through with low loss.
- Second Embodiment In the second embodiment, an example is shown in which characteristics are determined by coupling the third inductor L3 and the fourth inductor L4.
- the circuit diagram of the common mode filter according to the second embodiment is the same as that shown in FIG. 1 in the first embodiment.
- the differential coupling is performed for the common mode current
- the Japanese coupling is performed for the differential mode current
- FIG. 10A is a diagram showing the frequency characteristics of the common mode filter in the differential coupling configuration.
- FIG. 10B is a diagram showing the frequency characteristics of the common mode filter in the case of the summing coupling configuration.
- S21 [DD] is the differential mode signal insertion loss
- S11 [DD] is the differential mode signal reflection loss
- S21 [CC] is the common mode noise insertion loss
- S11 [CC] is the common mode noise reflection loss. It is.
- the coupling coefficient between the third inductor L3 and the fourth inductor L4 is 0.5.
- the differential coupling configuration makes it possible to greatly increase the attenuation of common mode noise near 2 GHz.
- the differential mode current is coupled in a coupled manner, so that the conductor required to obtain a predetermined inductance is obtained.
- the number of windings and the conductor length can be reduced. As a result, the size can be reduced, and the insertion loss in the differential mode can also be reduced.
- FIG. 11A shows the differential mode insertion loss of the common mode filter that performs the above-mentioned “differential coupling” (summing coupling for the differential mode current), and FIG. 11B shows the “summing coupling” (difference for the differential mode current). It is a figure which shows the insertion loss of the differential mode of the common mode filter which carries out dynamic coupling.
- the coupling coefficient between the third inductor L3 and the fourth inductor L4 is 0.5.
- the differential coupling configuration can reduce the insertion loss of the differential mode signal near 1 GHz.
- the third embodiment shows an example in which a common mode filter is configured in the rewiring layer of the semiconductor substrate.
- FIG. 12 is a perspective view of a common mode filter with an ESD protection circuit according to the third embodiment. However, in order to show that it is composed of a plurality of layers, the thickness in the layer direction is exaggerated.
- FIG. 13 is a plan view of each layer of the rewiring layer.
- FIG. 14 is a circuit diagram of a common mode filter with an ESD protection circuit according to the present embodiment.
- FIG. 12 particularly shows the rewiring layer RL formed on the surface of the semiconductor substrate SUB.
- the surface SS is the surface of the semiconductor substrate and the lower surface of the redistribution layer.
- bidirectional Zener diodes ZD1 and ZD2 including a p diffusion layer and an n diffusion layer are configured. This bidirectional Zener diode is an element for an ESD protection element.
- the reference numerals of the circuit elements formed in the rewiring layer are given.
- the first layer (1) is the lower electrode layer of the capacitor and is the lowest layer.
- the second layer (2) is the upper electrode layer of the capacitor, the third layer (3) is the wiring layer, the fourth to sixth layers (4), (5) and (6) are the inductor layers, and the seventh layer (7) is the wiring.
- the layer, the eighth layer (8) is an input / output electrode layer and is the uppermost layer.
- reference numerals of circuit elements are given.
- bidirectional Zener diodes ZD1 and ZD2 shown in the wiring layer (3) are elements configured on a semiconductor substrate.
- the bidirectional Zener diodes ZD1, ZD2 are electrically connected to a predetermined portion of the electrode pattern of the third layer (3).
- the bidirectional Zener diode ZD1 is connected between the terminal T1 and the ground
- the bidirectional Zener diode ZD2 is connected between the terminal T3 and the ground.
- a first inductor L1, a second inductor L2, and a fifth inductor L5 are formed from the fourth layer (4) to the sixth layer (6), respectively. Further, a third inductor L3 is formed in the fourth layer (4), and a third inductor L3 is formed in the fifth layer (5).
- the first inductor L1 is connected between the terminal T1 and the terminal T2, and the second inductor L2 is connected between the terminal T3 and the terminal T4.
- Capacitors C1, C2, C3, C4, and C5 are formed, respectively.
- One end of each of the capacitors C1 and C2 is connected to the terminals T1 and T2, and the other end is connected to one end of the third inductor L3.
- One end of each of the capacitors C3 and C4 is connected to the terminals T3 and T4, and the other end is connected to one end of the fourth inductor L4.
- the first end of the third inductor L3, the first end of the fourth inductor L4, and the first end of the fifth inductor L5 are connected in common.
- the second end of the fifth inductor L5 is connected to the ground.
- One end of the capacitor C5 is connected to the common connection point (neutral point) of the first end of the third inductor L3, the first end of the fourth inductor L4, and the first end of the fifth inductor L5. The end is connected to ground.
- the coil winding axes of the first inductor L1 and the second inductor L2 face the stacking direction (perpendicular to the surface) of the rewiring layer.
- the first inductor L1 and the second inductor L2 are coupled with opposite polarity with respect to the common mode current, and the first inductor L1 and second inductor L2 are coupled with the same polarity with respect to the differential mode current.
- the direction of the current flowing in the adjacent portion between the first inductor L1 and the second inductor L2 is determined. That is, the coil winding directions of the first inductor L1 and the second inductor L2 are determined.
- the differential mode signal is set so that the magnetic field of the third inductor L3 and the magnetic field of the fourth inductor L4 are weakened (differentially coupled) with respect to the common mode current.
- the magnetic field of the third inductor L3 and the magnetic field of the fourth inductor L4 are wound and connected so as to strengthen (combine-couple).
- electrodes GL3, GL4, GL5, GL6, and GL7 are ground electrode lines connecting the two ground terminals GND-GND.
- the inductance component and resistance component between the two ground terminals GND-GND are reduced. Therefore, when this common mode filter is inserted into the differential transmission line, the impedance of the ground is reduced with respect to the common mode current, and the effect of suppressing the common mode signal (noise) is increased.
- the first inductor L1 and the second inductor L2, and the fourth inductor L4 and the fifth inductor L5 are separated (shielded) in an electric field. Therefore, unnecessary coupling between the first inductor L1 and the second inductor L2, and the fourth inductor L4 and the fifth inductor L5 is suppressed, and conversion from the common mode to the differential mode and conversion from the differential mode to the common mode are suppressed. Is done.
- a common mode filter can be configured with a redistribution layer on a semiconductor substrate.
- a common mode filter with an ESD protection function can be configured by configuring a common mode filter with a redistribution layer on the semiconductor substrate on which the bidirectional Zener diodes ZD1 and ZD2 are configured.
- the fourth embodiment shows an example in which a common mode filter is configured on a ceramic multilayer substrate.
- the circuit diagram is the same as that shown in FIG. 1 in the first embodiment.
- FIG. 15 is a plan view of each layer of the common mode filter according to the fourth embodiment.
- reference numerals of circuit elements are given.
- the layer (1) is the lowermost layer and the layer (19) is the uppermost layer.
- Layers (1), (2) and (3) are the formation layers of the fifth capacitor C5
- layer (5) is the formation layer of the fifth inductor L5
- layers (7) and (8) are the formation of the third inductor L3 and the fourth inductor L4.
- Layers (10) to (13) are layers for forming capacitors C1, C2, C3, and C4.
- Layers (14) to (18) are layers for forming the first inductor L1 and the second inductor L2.
- small circular patterns appearing in many layers are via conductors.
- Layers (4), (6), and (9) are via conductor formation layers.
- the fifth capacitor C5 is configured by the electrode (ground conductor) C5 formed on the layer (1) and the layer (3) and the electrode C5 formed on the layer (2).
- the first inductor L1 is connected between the terminal T1 and the terminal T2
- the second inductor L2 is connected between the terminal T3 and the terminal T4.
- One end of each of the capacitors C1, C2 is connected to the terminals T1, T2, and the other end is connected to one end of the third inductor L3.
- One end of each of the capacitors C3 and C4 is connected to the terminals T3 and T4, and the other end is connected to one end of the fourth inductor L4.
- the first end of the third inductor L3, the first end of the fourth inductor L4, and the first end of the fifth inductor L5 are commonly connected via the via conductors of the layers (5), (6), and (7). .
- the second end of the fifth inductor L5 is connected to the ground.
- One end of the capacitor C5 is connected to the common connection point (neutral point) of the first end of the third inductor L3, the first end of the fourth inductor L4, and the first end of the fifth inductor L5. The end is connected to ground.
- the coil winding axes of the first inductor L1 and the second inductor L2 face the layer stacking direction (perpendicular to the plane).
- the first inductor L1 and the second inductor L2 are coupled with opposite polarity with respect to the common mode current, and the first inductor L1 and second inductor L2 are coupled with the same polarity with respect to the differential mode current.
- the direction of the current flowing in the adjacent portion between the first inductor L1 and the second inductor L2 is determined. That is, the coil winding directions of the first inductor L1 and the second inductor L2 are determined.
- the third inductor L3 and the fourth inductor L4 are differentially coupled with respect to the common mode current, and the third inductor L3 and the fourth inductor L4 with respect to the differential mode signal.
- the inductor L4 is wound and connected so as to be coupled in a Japanese-style manner.
- a common mode filter can be configured on a ceramic multilayer substrate.
- a discharge gap connected between the terminal T1 and the ground terminal and between the terminal T2 and the ground terminal may be formed in the ceramic multilayer substrate, and the ESD protection circuit may be configured by this discharge gap.
- a common mode filter with an ESD protection circuit can be configured.
- FIG. 16 is a diagram showing frequency characteristics of insertion loss of the common mode filter of the present embodiment.
- S21 [CC] is the insertion loss of common mode noise
- S21 [DD] is the insertion loss of the differential mode signal.
- a common mode filter with an ESD protection function may be configured by forming a discharge gap for ESD protection in the multilayer substrate.
- the first inductor L1, the second inductor L2, the fifth inductor L5, and the like are represented by circuit symbols of coils with dot symbols.
- the turning direction is not limited.
- Fourth inductance element (fourth inductor) L5 Fifth inductance element (fifth inductor) NP: neutral point RC1 ... first resonance circuit RC2 ... second resonance circuit RC3 ... third resonance circuit RC4 ... fourth resonance circuit RC5 ... fifth resonance circuit RC6 ... sixth resonance circuit SL1 ... 1 signal line SL2 ... second signal lines T1, T2, T3, T4 ... terminals ZD1, ZD2 ... bidirectional Zener diode 101 ... common mode filter
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Abstract
第1信号線側に、第1インダクタンス素子(L1)、第1キャパシタンス素子(C1)、第2キャパシタンス素子(C2)、第3インダクタンス素子(L3)、および第5インダクタンス素子(L5)による第1の共振回路(RC1)が構成され、第1インダクタンス素子(L1)、第1キャパシタンス素子(C1)、および第2キャパシタンス素子(C2)による第3の共振回路(RC3)が構成され、第1インダクタンス素子(L1)、第3インダクタンス素子(L3)、第1キャパシタンス素子(C1)、第2キャパシタンス素子(C2)、および第5キャパシタンス素子(C5)による第5の共振回路(RC5)が構成される。同様に第2信号線側に、第2の共振回路(RC2)、第4の共振回路(RC4)、第6の共振回路(RC6)が構成される。
Description
本発明は差動伝送線路を伝搬するコモンモードノイズを抑制するコモンモードフィルタおよびESD保護回路付きコモンモードフィルタに関する。
差動伝送線路を伝搬しようとするコモンモードノイズを抑制するため、従来、コモンモードチョークコイルが用いられている。コモンモードチョークコイルは、例えば特許文献1に記載されているように2つのコイルを備え、ディファレンシャルモード信号(ノーマルモード信号)で各コイルに生じた磁界が相殺されるように、またコモンモード信号(コモンモードノイズ)に対しては磁界が強め合うように、2つのコイルが構成されている。
一般に、こうしたコモンモードチョークコイルでは、各コイルが大きなインダクタンス値を持っていること、各コイル間の結合係数が大きいこと、が必要とされている。
しかし、コイルのインダクタンス値を大きくし、各コイル間の結合係数を大きくすると、自己共振周波数が低くなり、信号の伝送ロスも大きくなる。そのため、USBやHDMI(登録商標)等の高速インターフェース用の差動伝送線路のように、高い周波数帯で利用され、且つ、伝送ロスの小さいことが要求される差動伝送線路に、上記のようなコモンモードチョークコイルを利用するのは難しい。
本発明の目的は、小さなインダクタンス、小さな結合係数でもコモンモードノイズの抑制効果が高く、高周波での特性が良好で、伝送ロスが小さいコモンモードフィルタを提供することにある。
本発明のコモンモードフィルタおよびESD保護回路付きコモンモードフィルタは次のように構成される。
(1)本発明のコモンモードフィルタは、差動伝送線路を構成する第1信号線および第2信号線に挿入されるコモンモードフィルタであって、
第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子と、
第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子と、
第1信号線および第2信号線に対する中性点に第1端が接続された第3インダクタンス素子と、
前記中性点に第1端が接続された第4インダクタンス素子と、
第1インダクタンス素子の第1端と第3インダクタンス素子の第2端との間に接続された第1キャパシタンス素子と、
第1インダクタンス素子の第2端と第3インダクタンス素子の第2端との間に接続された第2キャパシタンス素子と、
第2インダクタンス素子の第1端と第4インダクタンス素子の第2端との間に接続された第3キャパシタンス素子と、
第2インダクタンス素子の第2端と第4インダクタンス素子の第2端との間に接続された第4キャパシタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5インダクタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5キャパシタンス素子と、
を備え、
前記第1インダクタンス素子、第3インダクタンス素子、第1キャパシタンス素子、第2キャパシタンス素子、および第5インダクタンス素子で、第1の共振回路(直列共振回路)が構成され、
前記第2インダクタンス素子、第3キャパシタンス素子、第4キャパシタンス素子、第4インダクタンス素子、および第5インダクタンス素子で、第2の共振回路(直列共振回路)が構成され、
前記第1インダクタンス素子、第1キャパシタンス素子、および第2キャパシタンス素子で、第3の共振回路(並列共振回路)が構成され、
前記第2インダクタンス素子、第3キャパシタンス素子、および第4キャパシタンス素子で、第4の共振回路(並列共振回路)が構成され、
前記第1インダクタンス素子、第3インダクタンス素子、第1キャパシタンス素子、第2キャパシタンス素子、および第5キャパシタンス素子で、第5の共振回路(直列共振回路)が構成され、
前記第2インダクタンス素子、第4インダクタンス素子、第3キャパシタンス素子、第4キャパシタンス素子、および第5キャパシタンス素子で、第6の共振回路(直列共振回路)が構成された、ことを特徴とする。
第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子と、
第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子と、
第1信号線および第2信号線に対する中性点に第1端が接続された第3インダクタンス素子と、
前記中性点に第1端が接続された第4インダクタンス素子と、
第1インダクタンス素子の第1端と第3インダクタンス素子の第2端との間に接続された第1キャパシタンス素子と、
第1インダクタンス素子の第2端と第3インダクタンス素子の第2端との間に接続された第2キャパシタンス素子と、
第2インダクタンス素子の第1端と第4インダクタンス素子の第2端との間に接続された第3キャパシタンス素子と、
第2インダクタンス素子の第2端と第4インダクタンス素子の第2端との間に接続された第4キャパシタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5インダクタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5キャパシタンス素子と、
を備え、
前記第1インダクタンス素子、第3インダクタンス素子、第1キャパシタンス素子、第2キャパシタンス素子、および第5インダクタンス素子で、第1の共振回路(直列共振回路)が構成され、
前記第2インダクタンス素子、第3キャパシタンス素子、第4キャパシタンス素子、第4インダクタンス素子、および第5インダクタンス素子で、第2の共振回路(直列共振回路)が構成され、
前記第1インダクタンス素子、第1キャパシタンス素子、および第2キャパシタンス素子で、第3の共振回路(並列共振回路)が構成され、
前記第2インダクタンス素子、第3キャパシタンス素子、および第4キャパシタンス素子で、第4の共振回路(並列共振回路)が構成され、
前記第1インダクタンス素子、第3インダクタンス素子、第1キャパシタンス素子、第2キャパシタンス素子、および第5キャパシタンス素子で、第5の共振回路(直列共振回路)が構成され、
前記第2インダクタンス素子、第4インダクタンス素子、第3キャパシタンス素子、第4キャパシタンス素子、および第5キャパシタンス素子で、第6の共振回路(直列共振回路)が構成された、ことを特徴とする。
(2)上記(1)において、第1インダクタンス素子、第1キャパシタンス素子、第2キャパシタンス素子、および第3インダクタンス素子による回路と、第2インダクタンス素子、第3キャパシタンス素子、第4キャパシタンス素子、および第4インダクタンス素子による回路とは対称であることが好ましい。この構成により、コモンモードからディファレンシャルモードへの変換量、およびディファレンシャルモードからコモンモードへの変換量が少なくなる。
(3)上記(2)において、第1・第2の共振回路の共振周波数である第1共振周波数、第3・第4の共振回路の共振周波数である第2共振周波数、および第5・第6の共振回路の共振周波数である第3共振周波数はそれぞれ異なっていることが好ましい。これにより、広帯域に亘り、コモンモードノイズを減衰できる。
(4)上記(2)または(3)において、第3の共振回路および第4の共振回路の共振周波数において、第1キャパシタンス素子、第2キャパシタンス素子、第3キャパシタンス素子および第4キャパシタンス素子のインピーダンスは第3インダクタンス素子および第4インダクタンス素子の直列インピーダンスより大きいことが好ましい。このことにより、ディファレンシャルモード信号の挿入損失の増大が抑えられる。
(5)本発明のコモンモードフィルタは、差動伝送線路を構成する第1信号線および第2信号線に挿入されるコモンモードフィルタであって、
前記第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子と、
前記第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子と、
前記第1信号線および前記第2信号線に対する中性点に第1端が接続され、前記第1信号線に第2端が接続された第3インダクタンス素子と、
前記中性点に第1端が接続され、前記第2信号線に第2端が接続された第4インダクタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5インダクタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5キャパシタンス素子と、
を備え、
コモンモードノイズの通過帯域内に、前記第5インダクタンス素子と前記第5キャパシタンス素子との共振回路による減衰極が形成されている、ことを特徴とする。
前記第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子と、
前記第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子と、
前記第1信号線および前記第2信号線に対する中性点に第1端が接続され、前記第1信号線に第2端が接続された第3インダクタンス素子と、
前記中性点に第1端が接続され、前記第2信号線に第2端が接続された第4インダクタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5インダクタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5キャパシタンス素子と、
を備え、
コモンモードノイズの通過帯域内に、前記第5インダクタンス素子と前記第5キャパシタンス素子との共振回路による減衰極が形成されている、ことを特徴とする。
(6)上記(5)において、前記第3インダクタンス素子および前記第4インダクタンス素子は、コモンモードノイズに対して差動結合し、ディファレンシャルモード信号に対して和動結合するように、巻回され、接続されている、ことが好ましい。このことにより、ディファレンシャルモードの損失の増大が抑えられる。
(7)本発明のESD保護回路付きコモンモードフィルタは、上記(1)~(6)のいずれかに記載のコモンモードフィルタと、前記第1信号線とグランドとの間および前記第2信号線とグランドとの間に挿入されたESD保護素子と、を備える。
(8)上記(7)において、半導体基板の再配線層に前記コモンモードフィルタが構成され、前記ESD保護素子としてのツェナーダイオードが前記半導体基板に形成されていることが好ましい。これにより、電子機器の回路基板へ実装すべき素子数が削減できる。
(9)本発明のコモンモードフィルタは、
差動伝送線路を構成する第1信号線および第2信号線に挿入されるコモンモードフィルタであって、
前記第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子(L1)と、
前記第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子(L2)と、
前記第1信号線および前記第2信号線に対する中性点に第1端が接続され、前記第1信号線に第2端が接続された第3インダクタンス素子(L3)と、
前記中性点に第1端が接続され、前記第2信号線に第2端が接続された第4インダクタンス素子(L4)と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5インダクタンス素子(L5)と、
前記第1インダクタンス素子(L1)と前記第3インダクタンス素子(L3)との間に接続された第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)と、
前記第2インダクタンス素子(L2)と前記第4インダクタンス素子(L4)との間に接続された第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)と、
を備え、
前記第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)、前記第3インダクタンス素子(L3)および前記第5インダクタンス素子(L5)を含んで構成される直列共振回路、ならびに、前記第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)、前記第4インダクタンス素子(L4)および前記第5インダクタンス素子(L5)を含んで構成される直列共振回路による減衰極(f1)と、前記第1インダクタンス素子(L1)および前記第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)を含んで構成される並列共振回路、ならびに、前記第2インダクタンス素子(L2)および前記第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)を含んで構成される並列共振回路による減衰極(f2)とが形成されている、
ことを特徴とする。
差動伝送線路を構成する第1信号線および第2信号線に挿入されるコモンモードフィルタであって、
前記第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子(L1)と、
前記第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子(L2)と、
前記第1信号線および前記第2信号線に対する中性点に第1端が接続され、前記第1信号線に第2端が接続された第3インダクタンス素子(L3)と、
前記中性点に第1端が接続され、前記第2信号線に第2端が接続された第4インダクタンス素子(L4)と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5インダクタンス素子(L5)と、
前記第1インダクタンス素子(L1)と前記第3インダクタンス素子(L3)との間に接続された第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)と、
前記第2インダクタンス素子(L2)と前記第4インダクタンス素子(L4)との間に接続された第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)と、
を備え、
前記第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)、前記第3インダクタンス素子(L3)および前記第5インダクタンス素子(L5)を含んで構成される直列共振回路、ならびに、前記第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)、前記第4インダクタンス素子(L4)および前記第5インダクタンス素子(L5)を含んで構成される直列共振回路による減衰極(f1)と、前記第1インダクタンス素子(L1)および前記第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)を含んで構成される並列共振回路、ならびに、前記第2インダクタンス素子(L2)および前記第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)を含んで構成される並列共振回路による減衰極(f2)とが形成されている、
ことを特徴とする。
上記構成により、周波数(f1)の減衰極および周波数(f2)の減衰極を含む広帯域に亘って、コモンモードノイズが減衰される。
(10)本発明のコモンモードフィルタは、
差動伝送線路を構成する第1信号線および第2信号線に挿入されるコモンモードフィルタであって、
前記第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子(L1)と、
前記第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子(L2)と、
前記第1信号線および前記第2信号線に対する中性点に第1端が接続され、前記第1信号線に第2端が接続された第3インダクタンス素子(L3)と、
前記中性点に第1端が接続され、前記第2信号線に第2端が接続された第4インダクタンス素子(L4)と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5キャパシタンス素子(C5)と、
前記第1インダクタンス素子(L1)と前記第3インダクタンス素子(L3)との間に接続された第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)と、
前記第2インダクタンス素子(L2)と前記第4インダクタンス素子(L4)との間に接続された第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)と、
を備え、
前記第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)、前記第3インダクタンス素子(L3)および前記第5キャパシタンス素子(C5)を含んで構成される直列共振回路、ならびに、前記第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)、前記第4インダクタンス素子(L4)および前記第5キャパシタンス素子(C5)を含んで構成される直列共振回路による減衰極(f3)と、前記第1インダクタンス素子(L1)および前記第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)を含んで構成される並列共振回路、ならびに、前記第2インダクタンス素子(L2)および前記第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)を含んで構成される並列共振回路による減衰極(f2)が形成されている、
ことを特徴とする。
差動伝送線路を構成する第1信号線および第2信号線に挿入されるコモンモードフィルタであって、
前記第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子(L1)と、
前記第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子(L2)と、
前記第1信号線および前記第2信号線に対する中性点に第1端が接続され、前記第1信号線に第2端が接続された第3インダクタンス素子(L3)と、
前記中性点に第1端が接続され、前記第2信号線に第2端が接続された第4インダクタンス素子(L4)と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5キャパシタンス素子(C5)と、
前記第1インダクタンス素子(L1)と前記第3インダクタンス素子(L3)との間に接続された第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)と、
前記第2インダクタンス素子(L2)と前記第4インダクタンス素子(L4)との間に接続された第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)と、
を備え、
前記第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)、前記第3インダクタンス素子(L3)および前記第5キャパシタンス素子(C5)を含んで構成される直列共振回路、ならびに、前記第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)、前記第4インダクタンス素子(L4)および前記第5キャパシタンス素子(C5)を含んで構成される直列共振回路による減衰極(f3)と、前記第1インダクタンス素子(L1)および前記第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)を含んで構成される並列共振回路、ならびに、前記第2インダクタンス素子(L2)および前記第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)を含んで構成される並列共振回路による減衰極(f2)が形成されている、
ことを特徴とする。
上記構成により、周波数(f2)の減衰極および周波数(f3)の減衰極を含む広帯域に亘って、コモンモードノイズが減衰される。
本発明によれば、小さなインダクタンス、小さな結合係数でもコモンモードノイズの抑制効果が高く、高周波での特性が良好で、伝送ロスが小さいコモンモードフィルタおよびESD保護回路付きコモンモードフィルタを構成できる。
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
《第1の実施形態》
第1の実施形態に係るコモンモードフィルタについて、各図を参照して説明する。図1は第1の実施形態のコモンモードフィルタ101の回路図である。
第1の実施形態に係るコモンモードフィルタについて、各図を参照して説明する。図1は第1の実施形態のコモンモードフィルタ101の回路図である。
図1に示すコモンモードフィルタ101は、第1信号線SL1および第2信号線SL2で構成される差動伝送線路に接続される平衡型フィルタである。第1信号線SL1には第1インダクタンス素子(以下、「第1インダクタ」)L1が直列に挿入されていて、第2信号線SL2には第2インダクタンス素子(以下、「第2インダクタ」)L2が直列に挿入されている。このコモンモードフィルタ101は、第1信号線SL1および第2信号線SL2に対し基準となるグランドを備えている。また、このコモンモードフィルタ101は、第1信号線SL1および第2信号線SL2に対する中性点NPに第1端が接続された第3インダクタンス素子(以下、「第3インダクタ」)L3と、中性点NPに第1端が接続された第4インダクタンス素子(以下、「第4インダクタ」)L4を備えている。
第1インダクタL1の第1端と第3インダクタL3の第2端との間には第1キャパシタンス素子(以下、「第1キャパシタ」)C1が接続されている。また、第1インダクタL1の第2端と第3インダクタL3の第2端との間には第2キャパシタンス素子(以下、「第2キャパシタ」)C2が接続されている。
第2インダクタL2の第1端と第4インダクタL4の第2端との間には第3キャパシタンス素子(以下、「第3キャパシタ」)C3が接続されている。また、第2インダクタL2の第2端と第4インダクタL4の第2端との間には第4キャパシタンス素子(以下、「第4キャパシタ」)C4が接続されている。
そして、中性点NPとグランドとの間に第5インダクタンス素子(以下、「第5インダクタ」)L5および第5キャパシタンス素子(以下、「第5キャパシタ」)C5が接続されている。
図2(A)(B)(C)は上記コモンモードフィルタ101に構成される6つの共振回路を示す図である。
図2(A)に示すように、第1インダクタL1、第1キャパシタC1、第2キャパシタC2、第3インダクタL3、および第5インダクタL5で、第1の共振回路(直列共振回路)RC1が構成されている。また、第2インダクタL2、第3キャパシタC3、第4キャパシタC4、第4インダクタL4、および第5インダクタL5で第2の共振回路(直列共振回路)RC2が構成されている。
また、第1インダクタL1、第1キャパシタC1、および第2キャパシタC2で、第3の共振回路(並列共振回路)RC3が構成されている。また、第2インダクタL2、第3キャパシタC3、および第4キャパシタC4で、第4の共振回路(並列共振回路)RC4が構成されている。
第1インダクタL1、第1キャパシタC1、第2キャパシタC2、第3インダクタL3、および第5キャパシタC5で、第5の共振回路(直列共振回路)RC5が構成されている。また、第2インダクタL2、第4インダクタL4、第3キャパシタC3、第4キャパシタC4、および第5キャパシタC5で、第6の共振回路(直列共振回路)RC6が構成されている。
図3は平衡端子(T1,T3)から見た反射損失および挿入損失の周波数特性を示す図である。ここで、S21[DD]はディファレンシャルモード信号の挿入損失、S11[DD]はディファレンシャルモード信号の反射損失、S21[CC]はコモンモードノイズの挿入損失、S11[CC]はコモンモードノイズの反射損失である。コモンモードノイズの挿入損失S21[CC]には周波数f1,f2,f3で減衰極が生じている。この3つの減衰極が生じる理由は以降に述べる。
第1インダクタL1、第1キャパシタC1、第2キャパシタC2、および第3インダクタL3による回路と、第2インダクタL2、第3キャパシタC3、第4キャパシタC4、および第4インダクタL4による回路とは、中性点NPに対して対称である。そのため、コモンモードノイズに対しては、中性点NPから上半分または下半分の不平衡回路でコモンモードフィルタ101の動作を説明することができる。
図4はコモンモードフィルタ101の上半分の回路図である。ここで各素子の値は次のとおりである。
L1:6nH
L3:2nH
L5:3.7nH
C1:3pF
C2:3pF
C5:2.4pF
図5(A)は第1の共振回路RC1の回路図、図5(B)は第3の共振回路RC3の回路図、図5(C)は第5の共振回路RC5の回路図である。
L3:2nH
L5:3.7nH
C1:3pF
C2:3pF
C5:2.4pF
図5(A)は第1の共振回路RC1の回路図、図5(B)は第3の共振回路RC3の回路図、図5(C)は第5の共振回路RC5の回路図である。
図6(A)は、500MHzから3.0GHzに亘って周波数スイープしたときの、図4に示した回路の端子T1から見たインピーダンスを軌跡である。図6(B)は端子T1から見た反射損失および挿入損失の周波数特性を示す図である。いずれも、端子T1,T2を50Ω終端した状態でシミュレーションした結果である。図6(A)(B)において、各マーカーで示す位置の周波数は次のとおりである。
M01:910MHz(f1)
M02:1.67GHz(f2)
M03:2.71GHz(f3)
上記周波数f1での反射損失の減衰は、第1の共振回路RC1によるものである。すなわち、周波数f1のコモンモードノイズに対して直列共振し、コモンモードノイズがシャントされる。
M02:1.67GHz(f2)
M03:2.71GHz(f3)
上記周波数f1での反射損失の減衰は、第1の共振回路RC1によるものである。すなわち、周波数f1のコモンモードノイズに対して直列共振し、コモンモードノイズがシャントされる。
上記周波数f2での反射損失の減衰は、第3の共振回路RC3によるものである。すなわち、周波数f2のコモンモードノイズに対して並列共振し、コモンモードノイズの伝搬が遮断(反射)される。
上記周波数f3での反射損失の減衰は、第5の共振回路RC5によるものである。すなわち、周波数f3のコモンモードノイズに対して直列共振し、コモンモードノイズがシャントされる。
上述したとおり、コモンモードフィルタ101は中性点NPに対して対称であるので、図2(A)に示した第2の共振回路RC2は第1の共振回路RC1と同様に動作する。また、図2(B)に示した第4の共振回路RC4は第3の共振回路RC3と同様に動作する。さらに、図2(C)に示した第6の共振回路RC6は第5の共振回路RC5と同様に動作する。
上記第3インダクタL3と第4インダクタL4は、そのどちらか片方だけでもコモンモードフィルタとして動作はするが、片方だけの場合、小型化には有利であるものの、非対称回路となるので、コモンモードからディファレンシャルモードへの変換量、およびディファレンシャルモードからコモンモードへの変換量が多くなる。
図5(B)において、第5インダクタL5と第5キャパシタC5とはLC並列回路を構成している。図7は中性点NPから見たインピーダンスの虚数成分の周波数特性を示す図である。図5(B)に示した、第5インダクタL5と第5キャパシタC5とで構成されるLC並列回路のインピーダンスが第3の共振回路RC3の並列共振インピーダンスより十分大きい周波数帯において、第3の共振回路RC3は並列共振回路として作用する。したがって、第3の共振回路RC3の共振周波数は第5インダクタL5と第5キャパシタC5とで構成されるLC並列回路の共振周波数に等しいか、近接していることが好ましい。
図6(B)に表れているように、第1・第2の共振回路の共振周波数である第1共振周波数f1、第3・第4の共振回路の共振周波数である第2共振周波数f2、および第5・第6の共振回路の共振周波数である第3共振周波数f3はそれぞれ異なる。そのため、広帯域に亘り、コモンモードノイズを減衰できる。
本実施形態に係るコモンモードフィルタは、図1に示したとおり、
第1信号線SL1に直列に挿入された第1インダクタンス素子L1と、
第2信号線SL2に直列に挿入された第2インダクタンス素子L2と、
第1信号線SL1および第2信号線SL2に対する中性点NPに第1端が接続され、第1信号線SL1に第2端が接続された第3インダクタンス素子L3と、
中性点NPに第1端が接続され、第2信号線SL2に第2端が接続された第4インダクタンス素子L4と、
中性点NPとグランドとの間に接続された第5インダクタンス素子L5と、
第1インダクタンス素子L1と第3インダクタンス素子L3との間に接続された第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)と、
第2インダクタンス素子L2と第4インダクタンス素子L4との間に接続された第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)と、
を備える。
第1信号線SL1に直列に挿入された第1インダクタンス素子L1と、
第2信号線SL2に直列に挿入された第2インダクタンス素子L2と、
第1信号線SL1および第2信号線SL2に対する中性点NPに第1端が接続され、第1信号線SL1に第2端が接続された第3インダクタンス素子L3と、
中性点NPに第1端が接続され、第2信号線SL2に第2端が接続された第4インダクタンス素子L4と、
中性点NPとグランドとの間に接続された第5インダクタンス素子L5と、
第1インダクタンス素子L1と第3インダクタンス素子L3との間に接続された第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)と、
第2インダクタンス素子L2と第4インダクタンス素子L4との間に接続された第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)と、
を備える。
そして、図2(A)に示したとおり、第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)、第3インダクタンス素子L3および第5インダクタンス素子L5を含んで直列共振回路RC1が構成される。また、第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)、第4インダクタンス素子L4および第5インダクタンス素子L5を含んで直列共振回路RC2が構成される。
さらに、図2(B)に示したとおり、第1インダクタンス素子L1および第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)を含んで構成される並列共振回路RC3が構成される。また、第2インダクタンス素子L2および第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)を含んで並列共振回路RC4が構成される。
このように、直列共振回路RC1,RC2と並列共振回路RC3,RC4とは、一部の素子(L1,C1,C2,L2,C3,C4)を共用して結合する。一方の共振回路は直列共振回路(RC1,RC2)であり、他方の共振回路は並列共振回路(RC3,RC4)であるので、直列共振回路RC1,RC2による周波数f1の減衰極と、並列共振回路RC3,RC4による周波数f2の減衰極との間の周波数帯についても減衰量が大きくなる。(直列共振回路と並列共振回路との結合であるので、2つの減衰極が分離することなく広帯域化される。)すなわち、コモンモードノイズの減衰帯域は広帯域化される。
また、図2(C)に示したとおり、第1シャント接続キャパシタンス素子(C1/C2)、第3インダクタンス素子L3および第5キャパシタンス素子C5を含んで直列共振回路RC5が構成される。また、第2シャント接続キャパシタンス素子(C3/C4)、第4インダクタンス素子L4および第5キャパシタンス素子C5を含んで直列共振回路RC6が構成される。
このように、直列共振回路RC5,RC6と並列共振回路RC3,RC4とは、一部の素子(L1,C1,C2,L2,C3,C4)を共用して結合する。一方の共振回路は直列共振回路(RC5,RC6)であり、他方の共振回路は並列共振回路(RC3,RC4)であるので、直列共振回路RC5,RC6による周波数f3の減衰極と、並列共振回路RC3,RC4による周波数f2の減衰極との間の周波数帯についても減衰量が大きくなる。(並列共振回路と直列共振回路との結合であるので、2つの減衰極が分離することなく広帯域化される。)すなわち、コモンモードノイズの減衰帯域は広帯域化される。
上述のとおり、周波数f1の減衰極を形成する直列共振回路RC1,RC2と、周波数f2の減衰極を形成する並列共振回路RC3,RC4との結合、および、周波数f2の減衰極を形成する並列共振回路RC3,RC4と周波数f3の減衰極を形成する直列共振回路RC5,RC6との結合により、図3に示したように、周波数f1,f2,f3を含む広帯域に亘ってコモンモードノイズが減衰される。
図8は、上記コモンモードフィルタ101のディファレンシャルモード信号に対する動作を示す図である。ディファレンシャルモードの信号に対しては、中性点NPはグランド電位であるので、図1に示した第5インダクタL5および第5キャパシタC5は等価的には存在せず、図8のように表すことができる。図9は図8の端子T1,T3から見た回路のインピーダンスの絶対値の周波数特性を示す図である。
ディファレンシャルモードにおいて、図8に示す第3の共振回路RC3および第4の共振回路RC4が自己共振(並列共振)するためには、第3インダクタL3および第4インダクタL4の直列回路のインピーダンスがキャパシタC1,C2,C3,C4のインピーダンスより十分大きいことが条件であるが、図9に表れているように、自己共振周波数でのキャパシタC1,C2(,C3,C4)のインピーダンスは第3インダクタL3および第4インダクタL4の直列回路のインピーダンスに比べて十分大きくはない。したがって、ディファレンシャルモードの信号が第3の共振回路RC3および第4の共振回路RC4の並列共振で遮断(反射)されることはなく、低損失で通過する。
《第2の実施形態》
第2の実施形態では、第3インダクタL3と第4インダクタL4との結合により特性を定める例について示す。
第2の実施形態では、第3インダクタL3と第4インダクタL4との結合により特性を定める例について示す。
第2の実施形態に係るコモンモードフィルタの回路図は、第1の実施形態で図1に示したものと同じである。図1において、第3インダクタL3と第4インダクタL4とが結合するように構成する場合、コモンモードの電流について差動結合し、ディファレンシャルモードの電流について和動結合する構成(以下、「差動結合」)と、これとは逆に、コモンモードの電流について和動結合し、ディファレンシャルモードの電流について差動結合する構成(以下、「和動結合」)とがある。
図10(A)は差動結合構成のときのコモンモードフィルタの周波数特性を示す図である。図10(B)は和動結合構成のときのコモンモードフィルタの周波数特性を示す図である。ここで、S21[DD]はディファレンシャルモード信号の挿入損失、S11[DD]はディファレンシャルモード信号の反射損失、S21[CC]はコモンモードノイズの挿入損失、S11[CC]はコモンモードノイズの反射損失である。この例では、第3インダクタL3と第4インダクタL4との結合係数は0.5とした。図10(A)と(B)を比べると明らかなように、差動結合構成にすれば、2GHz付近のコモンモードノイズの減衰量を大きく稼ぐことができる。
また、第3インダクタL3と第4インダクタL4とを、コモンモードの電流が差動結合する関係とすることで、ディファレンシャルモードの電流は和動結合するので、所定のインダクタンスを得るのに要する導体の巻回数や導体長を小さくできる。その結果、小型化でき、ディファレンシャルモードの挿入損失も低減できる。
図11(A)は上記「差動結合」(ディファレンシャルモード電流について和動結合)するコモンモードフィルタのディファレンシャルモードの挿入損失、図11(B)は上記「和動結合」(ディファレンシャルモード電流について差動結合)するコモンモードフィルタのディファレンシャルモードの挿入損失を示す図である。この例では、第3インダクタL3と第4インダクタL4との結合係数は0.5とした。
このように、図11(A)と(B)を比べると明らかなように、差動結合構成にすれば、1GHz付近のディファレンシャルモード信号の挿入損失を小さくすることができる。
《第3の実施形態》
第3の実施形態では、半導体基板の再配線層にコモンモードフィルタを構成した例を示す。
第3の実施形態では、半導体基板の再配線層にコモンモードフィルタを構成した例を示す。
図12は第3の実施形態に係る、ESD保護回路付きコモンモードフィルタの斜視図である。但し、複数層で構成されていることを示すため、層方向の厚みを誇張して描いている。図13は上記再配線層の各層の平面図である。図14は本実施形態の、ESD保護回路付きコモンモードフィルタの回路図である。
図12は、特に、半導体基板SUBの表面に形成された再配線層RLについて示している。図12において、面SSは半導体基板の表面であり、再配線層の下面である。半導体基板SUBには、p拡散層およびn拡散層による双方向ツェナーダイオードZD1,ZD2が構成されている。この双方向ツェナーダイオードはESD保護素子用の素子である。図12の図中には再配線層に形成される各回路素子の符号を付している。
図13において第1層(1)はキャパシタの下部電極層であり、最下層である。第2層(2)はキャパシタの上部電極層、第3層(3)は配線層、第4~第6層(4)(5)(6)はインダクタ層、第7層(7)は配線層、第8層(8)は入出力電極層であり、最上層である。図13の図中には回路素子の符号を付している。
図13において配線層(3)に示す双方向ツェナーダイオードZD1,ZD2は、半導体基板に構成された素子である。この双方向ツェナーダイオードZD1,ZD2は、第3層(3)の電極パターンの所定部位に導通する。これにより、端子T1とグランドとの間に双方向ツェナーダイオードZD1が接続され、端子T3とグランドとの間に双方向ツェナーダイオードZD2が接続される。
図13において、第4層(4)から第6層(6)に亘って、第1インダクタL1、第2インダクタL2、第5インダクタL5がそれぞれ形成されている。また、第4層(4)には第3インダクタL3が形成されていて、第5層(5)には第3インダクタL3が形成されている。
第1インダクタL1は端子T1と端子T2との間に接続されていて、第2インダクタL2は端子T3と端子T4との間に接続されている。
図13に示す第1層(1)に形成された電極C1,C2,C3,C4,C5と、第2層(2)に形成された電極C1,C2,C3,C4,C5との対向によって、それぞれキャパシタC1,C2,C3,C4,C5が構成されている。キャパシタC1,C2のそれぞれの一端は端子T1,T2に接続され、それぞれの他端は第3インダクタL3の一端に接続されている。キャパシタC3,C4のそれぞれの一端は端子T3,T4に接続され、それぞれの他端は第4インダクタL4の一端に接続されている。
第3インダクタL3の第1端、第4インダクタL4の第1端、および第5インダクタL5の第1端は共通接続されている。第5インダクタL5の第2端はグランドに接続されている。第3インダクタL3の第1端、第4インダクタL4の第1端、および第5インダクタL5の第1端の共通接続点(中性点)にはキャパシタC5の一端が接続され、キャパシタC5の他端はグランドに接続されている。
第1インダクタL1と第2インダクタL2のコイル巻回軸は再配線層の積層方向(面に対して垂直方向)を向く。そして、コモンモードの電流に対して、第1インダクタL1と第2インダクタL2とが逆極性で結合し、ディファレンシャルモードの電流に対して、第1インダクタL1と第2インダクタL2とが同極性で結合するように、第1インダクタL1と第2インダクタL2との隣接部に流れる電流の方向が定められている。すなわち第1インダクタL1と第2インダクタL2のコイル巻回方向が定められている。
第3インダクタL3および第4インダクタL4については、コモンモード電流に対して、第3インダクタL3の磁界と第4インダクタL4の磁界とが弱め合う(差動結合する)ように、且つ、ディファレンシャルモード信号に対して、第3インダクタL3の磁界と第4インダクタL4の磁界とが強め合う(和動結合する)ように巻回され、接続されている。
図13において電極GL3,GL4,GL5,GL6,GL7は、2つのグランド端子GND-GND間を接続するグランド電極ラインである。このように、複数の層にグランド電極ラインを形成することにより、2つのグランド端子GND-GND間のインダクタンス成分および抵抗成分を小さくしている。そのため、このコモンモードフィルタを差動伝送線路に挿入した際に、コモンモード電流に対して、グランドのインピーダンスが低くなり、コモンモード信号(ノイズ)の抑制効果が高まる。
また、グランド電極ラインを複数層に形成することにより、第1インダクタL1および第2インダクタL2と、第4インダクタL4および第5インダクタL5とが電界的に分離(遮蔽)される。そのため、第1インダクタL1および第2インダクタL2と、第4インダクタL4および第5インダクタL5との不要結合が抑制され、コモンモードからディファレンシャルモードへの変換、およびディファレンシャルモードからコモンモードへの変換が抑制される。
このように、半導体基板上の再配線層でコモンモードフィルタを構成することができる。また、双方向ツェナーダイオードZD1,ZD2が構成された半導体基板上の再配線層でコモンモードフィルタを構成することで、ESD保護機能付きコモンモードフィルタを構成できる。
《第4の実施形態》
第4の実施形態では、セラミック多層基板にコモンモードフィルタを構成した例を示す。回路図は第1の実施形態で図1に示したものと同じである。
第4の実施形態では、セラミック多層基板にコモンモードフィルタを構成した例を示す。回路図は第1の実施形態で図1に示したものと同じである。
図15は第4の実施形態に係るコモンモードフィルタの各層の平面図である。図15の図中には回路素子の符号を付している。
図15において、層(1)は最下層、層(19)は最上層である。層(1)(2)(3)は第5キャパシタC5の形成層、層(5)は第5インダクタL5の形成層、層(7)(8)は第3インダクタL3および第4インダクタL4の形成層である。層(10)~(13)はキャパシタC1,C2,C3,C4の形成層である。層(14)~(18)は第1インダクタL1および第2インダクタL2の形成層である。図15において、多くの層に表れる小さな円形のパターンはビア導体である。層(4)(6)(9)はビア導体の形成層である。
層(1)、層(3)に形成される電極(グランド導体)C5と、層(2)に形成される電極C5によって第5キャパシタC5が構成される。第1インダクタL1は端子T1と端子T2との間に接続されていて、第2インダクタL2は端子T3と端子T4との間に接続されている。
キャパシタC1,C2のそれぞれの一端は端子T1,T2に接続され、それぞれの他端は第3インダクタL3の一端に接続されている。キャパシタC3,C4のそれぞれの一端は端子T3,T4に接続され、それぞれの他端は第4インダクタL4の一端に接続されている。
第3インダクタL3の第1端、第4インダクタL4の第1端、および第5インダクタL5の第1端は、層(5)(6)(7)のビア導体を介して共通接続されている。第5インダクタL5の第2端はグランドに接続されている。第3インダクタL3の第1端、第4インダクタL4の第1端、および第5インダクタL5の第1端の共通接続点(中性点)にはキャパシタC5の一端が接続され、キャパシタC5の他端はグランドに接続されている。
第1インダクタL1と第2インダクタL2のコイル巻回軸は層の積層方向(面に対して垂直方向)を向く。そして、コモンモードの電流に対して、第1インダクタL1と第2インダクタL2とが逆極性で結合し、ディファレンシャルモードの電流に対して、第1インダクタL1と第2インダクタL2とが同極性で結合するように、第1インダクタL1と第2インダクタL2との隣接部に流れる電流の方向が定められている。すなわち第1インダクタL1と第2インダクタL2のコイル巻回方向が定められている。
第3インダクタL3および第4インダクタL4については、コモンモード電流に対して、第3インダクタL3と第4インダクタL4は差動結合し、且つ、ディファレンシャルモード信号に対して、第3インダクタL3と第4インダクタL4とは和動結合するように巻回され、接続されている。
第3インダクタL3および第4インダクタL4の形成層と、第1インダクタL1および第2インダクタL2の形成層との間に、キャパシタC1,C2,C3,C4の形成層を挟み込んだ構造であるので、これらキャパシタC1,C2,C3,C4形成用の電極が磁界を遮蔽する。そのため、第3インダクタL3および第4インダクタL4の形成層と、第1インダクタL1および第2インダクタL2の形成層との間の不要結合が抑制される。
このように、セラミック多層基板にコモンモードフィルタを構成することができる。なお、セラミック多層基板内に、端子T1とグランド端子との間、および端子T2とグランド端子との間にそれぞれ接続される放電ギャップを形成し、この放電ギャップでESD保護回路を構成してもよい。このことで、ESD保護回路付きコモンモードフィルタを構成できる。
図16は本実施形態のコモンモードフィルタの挿入損失の周波数特性を示す図である。ここで、S21[CC]はコモンモードノイズの挿入損失、S21[DD]はディファレンシャルモード信号の挿入損失である。
このように、多層基板に構成することも可能である。また、多層基板内にESD保護用の放電ギャップを形成することで、ESD保護機能付きのコモンモードフィルタを構成してもよい。
なお、以上に示した各実施形態の回路図では、第1インダクタL1,第2インダクタL2,第5インダクタL5等がドット記号付きのコイルの回路記号で表されているが、これらインダクタのコイル巻回方向については限定されるものではない。
C1…第1キャパシタンス素子(第1キャパシタ)
C2…第2キャパシタンス素子(第2キャパシタ)
C3…第3キャパシタンス素子(第3キャパシタ)
C4…第4キャパシタンス素子(第4キャパシタ)
C5…第5キャパシタンス素子(第5キャパシタ)
C1,C2…第1シャント接続キャパシタンス素子
C3,C4…第2シャント接続キャパシタンス素子
f1…第1共振周波数
f2…第2共振周波数
f3…第3共振周波数
L1…第1インダクタンス素子(第1インダクタ)
L2…第2インダクタンス素子(第2インダクタ)
L3…第3インダクタンス素子(第3インダクタ)
L4…第4インダクタンス素子(第4インダクタ)
L5…第5インダクタンス素子(第5インダクタ)
NP…中性点
RC1…第1の共振回路
RC2…第2の共振回路
RC3…第3の共振回路
RC4…第4の共振回路
RC5…第5の共振回路
RC6…第6の共振回路
SL1…第1信号線
SL2…第2信号線
T1,T2,T3,T4…端子
ZD1,ZD2…双方向ツェナーダイオード
101…コモンモードフィルタ
C2…第2キャパシタンス素子(第2キャパシタ)
C3…第3キャパシタンス素子(第3キャパシタ)
C4…第4キャパシタンス素子(第4キャパシタ)
C5…第5キャパシタンス素子(第5キャパシタ)
C1,C2…第1シャント接続キャパシタンス素子
C3,C4…第2シャント接続キャパシタンス素子
f1…第1共振周波数
f2…第2共振周波数
f3…第3共振周波数
L1…第1インダクタンス素子(第1インダクタ)
L2…第2インダクタンス素子(第2インダクタ)
L3…第3インダクタンス素子(第3インダクタ)
L4…第4インダクタンス素子(第4インダクタ)
L5…第5インダクタンス素子(第5インダクタ)
NP…中性点
RC1…第1の共振回路
RC2…第2の共振回路
RC3…第3の共振回路
RC4…第4の共振回路
RC5…第5の共振回路
RC6…第6の共振回路
SL1…第1信号線
SL2…第2信号線
T1,T2,T3,T4…端子
ZD1,ZD2…双方向ツェナーダイオード
101…コモンモードフィルタ
Claims (10)
- 差動伝送線路を構成する第1信号線および第2信号線に挿入されるコモンモードフィルタであって、
第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子と、
第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子と、
第1信号線および第2信号線に対する中性点に第1端が接続された第3インダクタンス素子と、
前記中性点に第1端が接続された第4インダクタンス素子と、
第1インダクタンス素子の第1端と第3インダクタンス素子の第2端との間に接続された第1キャパシタンス素子と、
第1インダクタンス素子の第2端と第3インダクタンス素子の第2端との間に接続された第2キャパシタンス素子と、
第2インダクタンス素子の第1端と第4インダクタンス素子の第2端との間に接続された第3キャパシタンス素子と、
第2インダクタンス素子の第2端と第4インダクタンス素子の第2端との間に接続された第4キャパシタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5インダクタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5キャパシタンス素子と、
を備え、
前記第1インダクタンス素子、第1キャパシタンス素子、第2キャパシタンス素子、第3インダクタンス素子、および第5インダクタンス素子で、第1の共振回路が構成され、
前記第2インダクタンス素子、第3キャパシタンス素子、第4キャパシタンス素子、第4インダクタンス素子、および第5インダクタンス素子で、第2の共振回路が構成され、
前記第1インダクタンス素子、第1キャパシタンス素子、および第2キャパシタンス素子で、第3の共振回路が構成され、
前記第2インダクタンス素子、第3キャパシタンス素子、および第4キャパシタンス素子で、第4の共振回路が構成され、
前記第1インダクタンス素子、第3インダクタンス素子、第1キャパシタンス素子、第2キャパシタンス素子、および第5キャパシタンス素子で、第5の共振回路が構成され、
前記第2インダクタンス素子、第4インダクタンス素子、第3キャパシタンス素子、第4キャパシタンス素子、および第5キャパシタンス素子で、第6の共振回路が構成された、ことを特徴とするコモンモードフィルタ。 - 第1インダクタンス素子、第1キャパシタンス素子、第2キャパシタンス素子、および第3インダクタンス素子による回路と、第2インダクタンス素子、第3キャパシタンス素子、第4キャパシタンス素子、および第4インダクタンス素子による回路とは対称である、請求項1に記載のコモンモードフィルタ。
- 第1・第2の共振回路の共振周波数である第1共振周波数、第3・第4の共振回路の共振周波数である第2共振周波数、および第5・第6の共振回路の共振周波数である第3共振周波数はそれぞれ異なる、請求項2に記載のコモンモードフィルタ。
- 第3の共振回路および第4の共振回路の共振周波数において、第1キャパシタンス素子、第2キャパシタンス素子、第3キャパシタンス素子および第4キャパシタンス素子のインピーダンスは第3インダクタンス素子および第4インダクタンス素子の直列インピーダンスより大きい、請求項2または3に記載のコモンモードフィルタ。
- 差動伝送線路を構成する第1信号線および第2信号線に挿入されるコモンモードフィルタであって、
前記第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子と、
前記第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子と、
前記第1信号線および前記第2信号線に対する中性点に第1端が接続され、前記第1信号線に第2端が接続された第3インダクタンス素子と、
前記中性点に第1端が接続され、前記第2信号線に第2端が接続された第4インダクタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5インダクタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5キャパシタンス素子と、
を備え、
前記第5インダクタンス素子と前記第5キャパシタンス素子との共振回路による、コモンモードノイズを減衰させるための減衰極が通過帯域内に形成されている、ことを特徴とするコモンモードフィルタ。 - 前記第3インダクタンス素子および前記第4インダクタンス素子は、コモンモードノイズに対して差動結合し、ディファレンシャルモード信号に対して和動結合する、請求項5に記載のコモンモードフィルタ。
- 請求項1~6のいずれかに記載のコモンモードフィルタと、前記第1信号線とグランドとの間および前記第2信号線とグランドとの間に挿入されたESD保護素子と、を備えた、ESD保護回路付きコモンモードフィルタ。
- 半導体基板の再配線層に前記コモンモードフィルタが構成され、前記ESD保護素子としてのツェナーダイオードが前記半導体基板に形成されている、請求項7に記載のESD保護回路付きコモンモードフィルタ。
- 差動伝送線路を構成する第1信号線および第2信号線に挿入されるコモンモードフィルタであって、
前記第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子と、
前記第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子と、
前記第1信号線および前記第2信号線に対する中性点に第1端が接続され、前記第1信号線に第2端が接続された第3インダクタンス素子と、
前記中性点に第1端が接続され、前記第2信号線に第2端が接続された第4インダクタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5インダクタンス素子と、
前記第1インダクタンス素子と前記第3インダクタンス素子との間に接続された第1シャント接続キャパシタンス素子と、
前記第2インダクタンス素子と前記第4インダクタンス素子との間に接続された第2シャント接続キャパシタンス素子と、
を備え、
前記第1シャント接続キャパシタンス素子、前記第3インダクタンス素子および前記第5インダクタンス素子を含んで構成される直列共振回路、ならびに、前記第2シャント接続キャパシタンス素子、前記第4インダクタンス素子および前記第5インダクタンス素子を含んで構成される直列共振回路による減衰極と、前記第1インダクタンス素子および前記第1シャント接続キャパシタンス素子を含んで構成される並列共振回路、ならびに、前記第2インダクタンス素子および前記第2シャント接続キャパシタンス素子を含んで構成される並列共振回路による減衰極とが形成されている、
ことを特徴とするコモンモードフィルタ。 - 差動伝送線路を構成する第1信号線および第2信号線に挿入されるコモンモードフィルタであって、
前記第1信号線に直列に挿入された第1インダクタンス素子と、
前記第2信号線に直列に挿入された第2インダクタンス素子と、
前記第1信号線および前記第2信号線に対する中性点に第1端が接続され、前記第1信号線に第2端が接続された第3インダクタンス素子と、
前記中性点に第1端が接続され、前記第2信号線に第2端が接続された第4インダクタンス素子と、
前記中性点とグランドとの間に接続された第5キャパシタンス素子と、
前記第1インダクタンス素子と前記第3インダクタンス素子との間に接続された第1シャント接続キャパシタンス素子と、
前記第2インダクタンス素子と前記第4インダクタンス素子との間に接続された第2シャント接続キャパシタンス素子と、
を備え、
前記第1シャント接続キャパシタンス素子、前記第3インダクタンス素子および前記第5キャパシタンス素子を含んで構成される直列共振回路、ならびに、前記第2シャント接続キャパシタンス素子、前記第4インダクタンス素子および前記第5キャパシタンス素子を含んで構成される直列共振回路による減衰極と、前記第1インダクタンス素子および前記第1シャント接続キャパシタンス素子を含んで構成される並列共振回路、ならびに、前記第2インダクタンス素子および前記第2シャント接続キャパシタンス素子を含んで構成される並列共振回路による減衰極が形成されている、
ことを特徴とするコモンモードフィルタ。
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