(57)【要約】【課題】コネクタ内において、隣接する差動信号間のクロストークノイズを抑制することで、良質な信号波形を伝送する。【解決手段】差動信号１の正のチャネル１１、負のチャネル１２、及び差動信号３の正のチャネル３１、負のチャネル３２が基板５１から基板５２に伝送する信号経路について、コネクタ接続部５５の後で差動信号３の正のチャネル３１と負のチャネル３２の入れ替えを行い、その後、差動信号間の結合を強くした強結合部５６を設置する。この構造を用いて、コネクタ接続部で発生するクロストークノイズに対し逆方向のクロストークノイズを発生させることにより、クロストークノイズを抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクタ内で複数組の差動信号が並走するようにピン配置したコネクタにおいて、注目する差動信号ピンに隣接する差動信号の正のチャネルと負のチャネルとが互いにピン配置を入れ替える構造にするとともに、前記注目する差動信号と前記隣接する差動信号との間の静電結合度または誘導結合度を当該コネクタ本体より強くした強結合部を備え、
前記注目する差動信号が前記の入れ替え前に前記隣接する差動信号から受けたクロストークノイズの合成波形を、入れ替え後に前記隣接する差動信号から受けたクロストークノイズの合成波形が打ち消すことにより、クロストークノイズを抑えることを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のコネクタにおいて、前記隣接する差動信号の正のチャネルと負のチャネルを入れ替える前後で発生するクロストークノイズ量の絶対値を同じとすることを特徴とするコネクタ。
【請求項３】
請求項１及び請求項２に記載のコネクタにおいて、前記強結合部の前で前記隣接する差動信号の正のチャネルと負のチャネルの入れ替えをした後に、前記強結合部の後で再度、正のチャネルと負のチャネルを入れ替えて元のピン配置に戻すことによって、入出力時のコネクタのピン配置を同じにするよう構成したことを特徴とするコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタ内で並走する差動信号間に発生するクロストークノイズにおいて、隣接する差動信号の正のチャネル（Ｐ）と負のチャネル（Ｎ）を入れ替えることでクロストークノイズを抑制することが可能なコネクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセス技術の発展に伴いＬＳＩの高速化が進んでおり、ＬＳＩ間インターフェースにおいても数百Ｍｂｐｓを超える高速信号伝送が主流となっているため、信号配線間のクロストークノイズの問題が無視できなくなってきた。特にコネクタでは、信号の高速化に加え小型化・高密度化が進んだことによりクロストークノイズの問題が顕著になっている。コネクタ内のクロストークノイズの発生を抑える手法として以下の方法が報告されている。
【０００３】
特許文献１では、対をなすコネクタピンとその隣接するコネクタピンの間に空洞を設けて、横同士のコンタクト間の静電結合度を斜め同士のコンタクト間の静電結合度と同じになるようにしクロストークを相殺させる手法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―２５１５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２に差動信号用コネクタのピン配置例を示す。ここでは、差動信号１が走るピンは正のチャネル１１のピンと負のチャネル１２のピンで構成されている。差動信号２、差動信号３においても同様であり、それぞれの差動信号の走るピンが縦横に並ぶ配置となっている。差動信号１は、差動信号２や差動信号３など隣接する差動信号からクロストークノイズを受ける。
【０００６】
図３にコネクタ及び基板の接続の関係を示す。基板５１にはコネクタ１Ａ、基板５２にはコネクタ１Ｂが取り付けられており、それぞれを勘合させる仕組みである。例として、差動信号１の正のチャネル１１、負のチャネル１２、及び差動信号３の正のチャネル３１、負のチャネル３２が基板５１のスルーホール部５３を通過後にコネクタ１Ａに入り、コネクタ接続部５５、コネクタ１Ｂを通り基板５２のスルーホール部５４に達するという信号の経路を考える。
【０００７】
図３では、コネクタ接続部５５、スルーホール部５３、スルーホール部５４及びコネクタ内を走る差動信号１と差動信号３の信号線間においてクロストークノイズが発生すると考えられる。しかし、昨今の開発技術によりコネクタ内を走る信号線間のクロストークノイズは無視できるほど小さい。一方、コネクタ接続部５５では、コネクタ１Ａ，１Ｂとは異なり、構造上の問題によりクロストークノイズが発生してしまい、クロストークノイズを完全に無くすことは困難である。また、スルーホール内のクロストークノイズ量はプリント基板の層数と信号層に依存し、スルーホールの遅延時間が長いほど大きなクロストークノイズが発生する。以上のことから、図３においてクロストークノイズが発生する場所は、コネクタ接続部５５、スルーホール部５３、スルーホール部５４の３箇所である。これら３箇所のクロストークノイズを低減させることが課題となっている。
【０００８】
図４を用いて従来のコネクタで発生するクロストークノイズについて説明する。ここでは、正のチャネル１１に注目し、正のチャネル１１が差動信号３から受けるクロストークノイズについて記述する。差動信号３の正のチャネル３１の信号波形３１−Ａが立ち上がりの時に、正のチャネル１１のコネクタ接続部５５で上方向のノイズ波形６１が発生すると仮定する。この時、負のチャネル３２の立ち下がり信号波形３２−Ａによって、正のチャネル１１のコネクタ接続部５５で下方向のノイズ波形６２も発生する。正のチャネル３１は負のチャネル３２より、正のチャネル１１に近いため、ノイズ波形６１の絶対値はノイズ波形６２より大きくなる。これら２つの波形の合成として上方向のノイズ波形６３が得られ、コネクタ外にそのまま出力される。このようなノイズ波形６４がコネクタ外に出力されると、信号品質が劣化してしまい回路の誤動作を起こすという問題が起こる。よって、コネクタ内のクロストークノイズを小さくする必要がある。
【０００９】
特許文献１では、横同士のピン間に空洞や誘電体を設けるため、ピン間を広い構造にしなければならず、高密度化を妨げてしまいコネクタ本体が大きくなる可能性がある。 
本発明は、差動信号について上記の問題点を解決し、小型のコネクタを用いて差動信号間に発生するクロストークノイズを容易に低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、コネクタ内で並走している差動信号において、クロストークノイズ発生源であるコネクタ接続部の後で隣接する差動信号の正のチャネル（Ｐ）と負のチャネル（Ｎ）の入れ替えを行い、その後、差動信号間の結合を強くした強結合部を設置する。これはコネクタ接続部で発生したクロストークノイズに対し、逆方向のクロストークノイズを発生させる役割を果たす。これにより差動信号の入れ替え前後でのクロストークノイズの打ち消し合いを行うことが可能である。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１のコネクタにおいて、強結合部のクロストークノイズ量をコネクタ接続部のクロストークノイズ量と同じにすることで、コネクタ内のクロストークノイズを完全に打ち消すことが可能である。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、強結合部を通過後に、再度、差動信号の正のチャネル（Ｐ）と負のチャネル（Ｎ）を入れ替えることにより、コネクタ入力時と出力時のピン配置を同じにすることが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コネクタ付近で発生するクロストークノイズを容易に抑制することができる。また、隣接する差動信号の正のチャネル（Ｐ）と負のチャネル（Ｎ）を入れ替えた後の強結合部で発生させるクロストークノイズ量を調整することで、コネクタ付近で発生するクロストークノイズを完全に打ち消すことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を示す。
【実施例１】
【００１６】
第１の実施例として、図１を用いて本発明のコネクタについて説明する。本実施例は、注目する差動信号１に隣接する差動信号３の正のチャネル３１と負のチャネル３２をコネクタ接続部５５の後で互いにピン配置を入れ替えるとともに、その後に強結合部５６を設置する構造になっている。強結合部５６とは、例えば、全体的に差動信号間距離を狭くすることやコネクタの材質を変更すること、及びコネクタ接続部５５と同じ構造をもたせることなどにより、差動信号間の静電結合度または誘導結合度を強くする部分である。
【００１７】
強結合部５６の誘電率を当該コネクタ本体（コネクタ１Ａ，１Ｂ）の誘電率より高くすることにより、差動信号１と差動信号３との間の静電結合度または誘導結合度を増すことが可能である。また強結合部５６をコネクタ接続部５５と同じ構造にすることにより、コネクタ接続部５５とほぼ同じ信号間の静電結合度または誘導結合度とすることができる。
【００１８】
またピン配置の入れ替えは、正のチャネル３１の経路と負のチャネル３２の経路を３次元的に互いに反対方向に曲げることによって、図２に示す２次元的な正のチャネル３１のピン位置と負のチャネル３２のピン位置とを相互に入れ替えることができる。
【００１９】
図５を用いて、正のチャネル１１が差動信号３から受けるクロストークノイズについて記述する。
【００２０】
まず、コネクタ接続部５５の前後について説明する。差動信号３の正のチャネル３１の信号波形３１−Ａが立ち上がりの時に、正のチャネル１１のコネクタ接続部５５で上方向のノイズ波形６１が発生すると仮定する。この時、負のチャネル３２の立ち下がり信号波形３２−Ａによって、正のチャネル１１のコネクタ接続部５５で下方向のノイズ波形６２も発生する。正のチャネル３１は負のチャネル３２より、正のチャネル１１に近いため、ノイズ波形６１の絶対値はノイズ波形６２より大きくなる。よって、この２つ波形の合成として上方向のノイズ波形６３が得られ、コネクタ接続部５５でのクロストークノイズ量となる。
【００２１】
次に、差動信号３の正のチャネル３１と負のチャネル３２を入れ替えた後に設置されている、強結合部５６の前後について説明する。差動信号３の正のチャネル３１の信号波形３１−Ｂが立ち上がりの時に、正のチャネル１１の強結合部５６で上方向のノイズ波形７１が発生する。この時、負のチャネル３２の立ち下がり信号波形３２−Ｂによって、正のチャネル１１の強結合部５６で下方向のノイズ波形７２も発生する。負のチャネル３２は正のチャネル３１より、正のチャネル１１に近いため、ノイズ波形７２の絶対値はノイズ波形７１より大きくなる。よって、この２つの波形の合成として下方向のノイズ波形７３が得られ、強結合部５６でのクロストークノイズ量となる。
【００２２】
このように入れ替え前のノイズ波形６３と、入れ替え後のノイズ波形７３は上下の極性が反転しているため、それぞれの波形の合成によりコネクタ接続部５５で発生するクロストークノイズを打ち消すことができ、コネクタ外に出力されるノイズ波形８３は小さくなる。すなわち、コネクタ接続後に隣接差動信号の正のチャネル（Ｐ）と負のチャネル（Ｎ）を入れ替えることでクロストークノイズを抑制することが可能となる。
【００２３】
また、強結合部５６の差動信号間距離やコネクタの材質などを調整することにより、コネクタ接続部５５で発生するクロストークノイズ量と同じノイズ量を発生させることができる。すなわち、コネクタ接続部５５で発生するクロストークノイズを完全に打ち消すことも可能である。
【００２４】
さらには、コネクタ内だけでなくスルーホール内のクロストークノイズも抑制できる。ここで、図６を用いてスルーホール内のクロストークノイズ抑制について説明する。
【００２５】
まず、スルーホール部５３の前後について説明する。差動信号３の正のチャネル３１の信号波形３１−Ａが立ち上がりの時に、正のチャネル１１のスルーホール部５３で上方向のノイズ波形９１が発生する。この時、負のチャネル３２の立ち下がり信号波形３２−Ａによって、正のチャネル１１のスルーホール部５３で下方向のノイズ波形９２も発生する。正のチャネル３１は負のチャネル３２より、正のチャネル１１に近いため、ノイズ波形９１の絶対値はノイズ波形９２より大きくなる。よって、この２つの波形の合成として上方向のノイズ波形９３が得られ、スルーホール部５３でのクロストークノイズ量となる。
【００２６】
次に、スルーホール部５４の前後について説明する。差動信号３の正のチャネル３１の信号波形３１−Ｂが立ち上がりの時に、正のチャネル１１のスルーホール部５４で上方向のノイズ波形１０１が発生する。この時、負のチャネル３２の立ち下がり信号波形３２−Ｂによって、正のチャネル１１のスルーホール部５４で下方向のノイズ波形１０２も発生する。負のチャネル３２は正のチャネル３１より、正のチャネル１１に近いため、ノイズ波形１０２の絶対値はノイズ波形１０１より大きくなる。この２つの波形の合成として下方向のノイズ波形１０３が得られ、スルーホール部５４でのクロストークノイズ量となる。コネクタ接続部５５と強結合部５６で発生するクロストークノイズ量に関しては、上記図５の説明と同様である。
【００２７】
よって、各部分で発生するノイズ波形９３、６３、７３、１０３の合成により、スルーホール部５４から出力されるクロストークノイズ波形は１１３となり、クロストークノイズを抑制することができる。ただし、スルーホール部５３及びスルーホール部５４で発生するクロストークノイズ量は、プリント基板の層数と信号層により異なる。これに対しては、強結合部５６の差動信号間距離やコネクタの材質などを調整することで、強結合部５６で発生するクロストークノイズが調整可能となり、コネクタ接続部５５及びスルーホール内で発生するクロストークノイズを完全に打ち消すことができる。
【００２８】
以上、図１の基板５１から基板５２への信号経路について説明した。基板５２から基板５１への信号経路を考えた場合、信号はコネクタ接続部５５よりも先に強結合部５６を通ることになる。しかし、このような反対の経路でのクロストークノイズ問題に関しても、上記説明と同様の原理を用いることで対応することが可能である。
【実施例２】
【００２９】
次に本発明の第２の実施例について図７を用いて説明する。本実施例は、コネクタ接続部５５を通過後に差動信号１に隣接する差動信号３の正のチャネル３１と負のチャネル３２を入れ替え、強結合部５６の後で、再度、差動信号３の正のチャネル３１と負のチャネル３２の入れ替えを行う構造となっている。信号の入れ替えを２回行うことで、コネクタ入力部のピン配置とコネクタ出力部のピン配置を同じにすることが可能である。
【００３０】
隣接信号の正のチャネル（Ｐ）と負のチャネル（Ｎ）を２回入れ替えた時の、スルーホール内のクロストークノイズ抑制について図８を用いて説明する。図６と同様に差動信号３の正のチャネル３１に立ち上がり信号波形３１−Ａ、負のチャネル３２に立ち下がり信号３２−Ａを入力した時、スルーホール部５３では上方向のノイズ波形９３、コネクタ接続部５５では上方向のノイズ波形６３、強結合部５６では下方向のノイズ波形７３’が得られる。上方向のノイズ波形７１’および下方向のノイズ波形７２’は、大きさは異なるが、それぞれノイズ波形７１，７２に対応するものである。ここで、スルーホール部５４の前後について述べる。差動信号３の正のチャネル３１の信号波形３１−Ｃが立ち上がりの時に、正のチャネル１１のスルーホール部５４で上方向のノイズ波形１２１が発生する。この時、負のチャネル３２の立ち下がり信号波形３２−Ｃによって、正のチャネル１１のスルーホール部５４で下方向のノイズ波形１２２も発生する。正のチャネル３１は負のチャネル３２より、正のチャネル１１に近いため、ノイズ波形１２１の絶対値はノイズ波形１２２より大きくなる。よって、この２つの波形の合成として上方向のノイズ波形１２３が得られ、スルーホール部５４でのクロストークノイズ量となる。
【００３１】
スルーホール部５３，５４で発生するノイズ波形９３及び１２３は、共に上方向の波形であるため、スルーホール部５４から出力されるクロストークノイズ波形が大きくなる。この場合は、強結合部５６の静電結合度または誘導結合度を実施例１の場合より高くするよう調節することでクロストークノイズ抑制の効果が上がる。強結合部５６の結合強度を高めるには、例えば、差動信号間距離を狭くすることやコネクタの材質を変更するなどの方法がある。
【００３２】
また、スルーホール部５３、コネクタ接続部５５、スルーホール部５４で発生するクロストークノイズと同じ量になるように、強結合部５６にて逆方向のクロストークノイズを発生させるように信号間の静電結合度または誘導結合度を調節することによって完全に打ち消すことが可能である。
【００３３】
実施例１と同様、ここでは図７の基板５１から基板５２への信号経路について説明しているが、基板５２から基板５１への信号経路のクロストークノイズ問題に関しても、同様の原理を用いることで対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施例のコネクタ構造を示した説明図
【図２】差動信号用コネクタのピン配置例を示した説明図
【図３】従来のコネクタの基本的な構造を示した説明図
【図４】従来のコネクタで発生するクロストークノイズのイメージを示した説明図
【図５】第１の実施例のコネクタ構造において、コネクタ内のクロストークノイズ相殺のイメージを示した説明図
【図６】第１の実施例のコネクタ構造において、スルーホール部を含むクロストークノイズ相殺のイメージを示した説明図
【図７】第２の実施例のコネクタ構造を示した説明図
【図８】第２の実施例のコネクタ構造において、スルーホール部を含むクロストークノイズ相殺のイメージを示した説明図
【符号の説明】
【００３５】
１，２，３：差動信号、１１，２１，３１：正のチャネル、１２，２２，３２：負のチャネル、１Ａ，１Ｂ：コネクタ、５１，５２：基板、５３，５４：スルーホール部、５５：コネクタ接続部、５６：強結合部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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