(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、クロック発振源と、基本クロック信号に周波数変調を加える変調回路とを備えたクロック周波数変調回路において、
変調後の信号の伝達経路と、前記クロック発振源及び前記基本クロック信号の伝達経路とがプリント基板を挟んで対向配置されていることを特徴とするクロック周波数変調回路。
【請求項２】
基本クロック信号を発生するクロック発振源と、基本クロック信号伝達経路を介して前記クロック発振源と接続され、前記基本クロック信号に周波数変調を加えるクロック駆動回路と、変調クロック信号伝達経路を介して前記クロック駆動回路と接続される１以上の負荷回路とがプリント基板に実装されてなるクロック周波数変調回路において、
少なくとも、前記変調クロック信号伝達経路の少なくとも一部と前記負荷回路とが、前記プリント基板の前記クロック発振源の実装面と対向する面に配置されていることを特徴とするクロック周波数変調回路。
【請求項３】
前記クロック駆動回路が、前記プリント基板の前記クロック発振源の実装面と対向する面に配置され、前記プリント基板に設けたスルーホールを介して形成される前記基本クロック信号伝達経路の前記対向面側の長さが小となるように、前記スルーホールと前記クロック駆動回路とが近接して配設されていることを特徴とする請求項２記載のクロック周波数変調回路。
【請求項４】
前記クロック駆動回路が、前記プリント基板の前記クロック発振源の実装面に配置され、前記プリント基板に設けたスルーホールを介して形成される前記変調クロック信号伝達経路の前記クロック発振源実装面側の長さが小となるように、前記スルーホールと前記クロック駆動回路とが近接して配設されていることを特徴とする請求項２記載のクロック周波数変調回路。
【請求項５】
前記クロック発振源が前記プリント基板の半田形成面に配設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のクロック周波数変調回路。
【請求項６】
前記クロック発振源及び前記基本クロック信号伝達経路から発生する電磁波が、前記プリント基板によって遮蔽されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載のクロック周波数変調回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロック周波数変調回路及び該クロック周波数変調回路を搭載した電子機器に関し、特に、ＥＭＩ対策を施したクロック周波数変調回路及び該クロック周波数変調回路を搭載した電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器装置では、クロック信号を必要とするディジタル回路を使用しており、多くのディジタル回路では、水晶発振器等より供給されるクロック信号に同期させてマイクロプロセッサやメモリデバイス等を動作させている。
【０００３】
近年、電子機器装置の高速化に伴い、その中で使用されるディジタル回路のクロック信号においても周波数の高速化が進められている。このクロックの高速化は、時に電磁妨害（ＥＭＩ）の放射をより顕著にすることがある。このクロック信号が要因となるＥＭＩ放射のスペクトラム成分は、通常、クロック信号の基本周波数の高調波でピークの値を示す。ＥＭＩに関する規制では、このＥＭＩの放出量に関する試験方法と許容値について規定しており、市場に出回る製品についてはこの規制を原則的に尊守する必要がある。
【０００４】
このＥＭＩ放射に関する規制を尊守するためにさまざまな方法が検討されているが、その中のひとつに、クロック信号が要因で発生する基本周波数の高調波でのＥＭＩ放射に対して広周波数帯域での効果が期待できるクロック信号の周波数変調方式がある。
【０００５】
クロック信号に周波数変調を加えない場合には、一定の周波数の方形波が生成され、それによって基本周波数の高調波においてインパルス状のＥＭＩスペクトラム成分が生成される。そこで、水晶発振器などにより出力される周波数変調されていないクロック信号を、周波数変調機能が備わったクロック駆動回路によりクロック信号に周波数変調を加えることで、クロックに変調を加えない場合に生成されるインパルス状のＥＭＩスペクトラム成分のピークを低減させることができる。
【０００６】
前述したクロック信号のスペクトラム拡散方式について、図３乃至図７を参照して説明する。図３は、従来の周波数変調未適用時と適用時のスペクトラムの測定例を示す図であり、図４は、周波数変調回路の構成を示すブロック図であり、図５は、周波数変調未適用時と適用時のスペクトラムの測定例を示す図である。また、図６は、従来の周波数変調回路の構造を示す断面図であり、図７は、従来の周波数変調回路を用いたスペクトラムの測定例を示す図である。
【０００７】
プリント基板４上でクロック信号に周波数変調を加えないクロック信号を使用した場合、そのＥＭＩスペクトラム成分は、図３の周波数変調なしのスペクトラム成分７（破線）で示すような、クロック信号の基本周波数ｆ（図３の例ではｆ＝５０ＭＨｚ）の高調波ｆ×ｎ（ｎは１以上の整数）でインパルス状のピークが生成される。
【０００８】
このＥＭＩスペクトラム成分のピークを低減させるための方法のひとつに、クロック信号に周波数変調を加える方法がある。図４に示すように、プリント基板４の上において、水晶発振器などのクロック発振源１から出力される基本クロック信号５を周波数変調機能が備わったクロック駆動回路２に入力し、クロック駆動回路２は基本クロック信号５に周波数変調を加えて周波数変調された変調クロック信号６を出力して、この変調クロック信号６を各負荷回路３で使用する。
【０００９】
以上のように、クロック信号に周波数変調を加えた変調クロック信号６を使用することにより、図５に示すように、各高調波において周波数変調を加えていない時のＥＭＩスペクトラム成分７（破線）のピーク値に対して、周波数変調を加えた時のＥＭＩスペクトラム成分８（実線）のピーク値は、周波数の変調度に比例して周波数帯域が広がり、ピークを低減させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述した手段をプリント基板４上で実現する場合、図６のようにクロック発振源１とクロック駆動回路２はプリント基板４の同一面上で隣接して配置される場合が多い。本来であればクロック信号を周波数変調したことにより、ＥＭＩスペクトラム成分のピーク値が低減するはずである。しかしながら、図６のようにクロック発振源１とクロック駆動回路２と負荷回路３とをプリント基板４の同一面に配置した場合、クロック発振源１から出力される基本クロック信号５による放射ノイズ１０が変調クロック信号６の線路に伝わり、変調クロック信号６には、図５で示した周波数変調を加えていない時のＥＭＩスペクトラム成分のピーク７と周波数変調を加えた時のＥＭＩスペクトラム成分のピーク８を足し合わせた図７に示すようなＥＭＩスペクトラム成分９が生成されてしまう。
【００１１】
このため、クロック信号の周波数変調によるＥＭＩスペクトラム成分ピーク値の低減効果は、図７で示したスペクトラム成分９のようにピークが突出している分だけ、図３の周波数変調ありのスペクトラム成分９で示すように少なくなってしまう。
【００１２】
このように、前述したクロック信号に周波数変調を加えることによりＥＭＩスペクトラム成分のピーク値を低減させる手段では、クロック発振源１と周波数変調を行うクロック駆動回路２とをプリント基板４上の負荷回路３実装面に隣接して配置することにより、基本クロック信号５から発生する放射ノイズがクロック駆動回路２から出力され負荷回路３に分配される変調クロック信号６の線路に伝わり、その結果、クロック信号を周波数変調することにより低減したＥＭＩスペクトラム成分に基本周波数によるインパルス状のピークが加わって、スペクトラムの低減効果が薄れてしまうという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、クロック信号に周波数変調を加えることによりＥＭＩスペクトラム成分のピーク値を低減させる手段において、周波数変調を加える以前のクロック信号から発生する放射ノイズが周波数変調を加えた後のクロック信号によるスペクトラム成分に影響し、ＥＭＩスペクトラム成分ピーク値の低減効果が薄れてしまうという問題を防止可能なクロック周波数変調回路及び該クロック周波数変調回路を搭載した電子機器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも、クロック発振源と、基本クロック信号に周波数変調を加える変調回路とを備えたクロック周波数変調回路において、変調後の信号の伝達経路と、前記クロック発振源及び前記基本クロック信号の伝達経路とがプリント基板を挟んで対向配置されているものである。
【００１５】
また、本発明は、基本クロック信号を発生するクロック発振源と、基本クロック信号伝達経路を介して前記クロック発振源と接続され、前記基本クロック信号に周波数変調を加えるクロック駆動回路と、変調クロック信号伝達経路を介して前記クロック駆動回路と接続される１以上の負荷回路とがプリント基板に実装されてなるクロック周波数変調回路において、少なくとも、前記変調クロック信号伝達経路の少なくとも一部と前記負荷回路とが、前記プリント基板の前記クロック発振源の実装面と対向する面に配置されているものである。
【００１６】
本発明においては、前記クロック駆動回路が、前記プリント基板の前記クロック発振源の実装面と対向する面に配置され、前記プリント基板に設けたスルーホールを介して形成される前記基本クロック信号伝達経路の前記対向面側の長さが小となるように、前記スルーホールと前記クロック駆動回路とが近接して配設されている構成とすることができる。
【００１７】
また、本発明においては、前記クロック駆動回路が、前記プリント基板の前記クロック発振源の実装面に配置され、前記プリント基板に設けたスルーホールを介して形成される前記変調クロック信号伝達経路の前記クロック発振源実装面側の長さが小となるように、前記スルーホールと前記クロック駆動回路とが近接して配設されている構成とすることもできる。
【００１８】
また、本発明においては、前記クロック発振源が前記プリント基板の半田形成面に配設されていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明においては、前記クロック発振源及び前記基本クロック信号伝達経路から発生する電磁波が、前記プリント基板によって遮蔽されることが好ましい。
【００２１】
このように、本発明は上記構成により、周波数変調を加えていない基本クロック信号と周波数変調を加えた変調クロック信号をプリント基板により分離しているため、基本クロック信号からの放射ノイズが変調クロック信号の線路へ伝搬することを防ぐことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るクロック周波数変調回路は、その好ましい一実施の形態において、基本クロック信号５を発生するクロック発振源１がプリント基板４の半田面側に形成され、基本クロック信号５に周波数変調を加えるクロック駆動回路２と、１以上の負荷回路３と、両者を結ぶ変調クロック信号６の伝達経路とがプリント基板４の部品面側に形成され、クロック発振源１及び基本クロック信号伝達経路から発生する電磁波が、プリント基板４の金属部材で遮蔽されることにより、ＥＭＩを抑制することができる。上記実施の形態について図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００２３】
［実施の形態１］
まず、本発明の第１の実施形態に係るクロック周波数変調回路について、図１及び図８を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るクロック周波数変調回路の構成を示す断面図であり、図８は、本発明適用後の周波数変調未適用時と適用時のスペクトラムの測定例を示す図である。
【００２４】
図１を参照すると、第１の実施形態のクロック周波数変調回路は、プリント基板４対して半田面側にクロック発振源１を配置し、部品面にクロック駆動回路２と負荷回路３を配置している。また、基本クロック信号５を伝送する線路は、クロック発振源１の出力とクロック駆動回路２の入力を最短で接続し、変調クロック信号６を伝送する線路は、クロック駆動回路２の出力と負荷回路３の入力を接続する。
【００２５】
次に、本実施形態のクロック周波数変調回路の動作について説明する。まず、周波数変調を加える前の基本クロック信号５を出力するクロック発振源１をプリント基板４の半田面側に実装する。クロック信号源１の出力である基本クロック信号５の線路は、プリント基板４の半田面から部品面へ最短で接続され、クロック信号に周波数変調を加える機能を有し部品面側に実装されているクロック駆動回路２へ入力される。クロック駆動回路２で周波数変調を加えられたクロック信号は、変調クロック信号６としてクロック駆動回路２より出力され、部品面に設けられた線路を通じて負荷回路３に入力され負荷回路３内で動作する。
【００２６】
このとき、クロック発振源１や基本クロック信号５から放射ノイズ１０が発生するが、クロック発振源１を半田面に実装し、クロック駆動回路２、負荷回路３、変調クロック信号６の線路を反対の部品面に実装しているため、プリント基板４が遮蔽の役割を果たし、クロック発振源１や基本クロック信号５による放射ノイズ１０が部品面側のクロック駆動回路２、負荷回路３、変調クロック信号６の線路に伝達することはない。
【００２７】
従って、図５で示した変調クロック信号６による変調ありのスペクトラム成分８に基本クロック信号５による変調なしのスペクトラム成分７が加算された、図７で示すようなピークの突出したスペクトラム成分９が現れることを防止することができる。その結果、従来は図７のスペクトラム成分９のように突出したピークの影響で、図３の周波数変調ありのスペクトラム成分９のように少なくなっていたクロック信号の周波数変調によるスペクトラム成分の低減効果が、図７のスペクトラム成分９ような突出したピークがなくなることにより、図８の周波数変調ありのスペクトラム成分８のように改善される。
【００２８】
［実施の形態２］
次に、本発明の第２の実施形態に係るクロック周波数変調回路について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係るクロック周波数変調回路の構成を示す断面図である。
【００２９】
図２を参照すると、本実施形態のクロック周波数変調回路は、前記した第１の実施形態と比較した場合、クロック駆動回路２がクロック発振源１と同じ半田面側に配置されていることが相違している。この場合においても、最も基本クロック信号５からの放射ノイズ１０の影響を受けやすい変調クロック信号６の線路は基本クロック信号５を出力するクロック発振源１とはプリント基板４を介して相反する面にあるため、第１の実施の形態と同様に、図７のスペクトラム成分９のように突出したピークの影響で、図３の周波数変調ありのスペクトラム成分９のように少なくなっていたクロック信号の周波数変調によるスペクトラム成分の低減効果が、突出したピークがなくなることにより、図８の周波数変調ありのスペクトラム成分８のように改善される。
【００３０】
なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適宜変更され得ることは明らかである。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のクロック周波数変調回路によれば、クロック信号に周波数変調を加えることによってＥＭＩスペクトラム成分のピーク値を抑制する回路において、周波数変調を加える前の基本クロック信号の放射ノイズが周波数変調を加えたクロック信号に伝搬して、ＥＭＩスペクトラム成分のピーク値抑制効果を低減させるという現象をプリント基板上の部品配置により防止することができる。
【００３２】
その理由は、基本クロック信号を出力するクロック発振源と、クロック信号に周波数変調を加えて変調クロック信号を生成するクロック駆動回路およびこの変調クロック信号を伝送する線路並びに変調クロック信号を使用する負荷回路を、プリント基板を介して相反する面に配置することで基本クロック信号による放射ノイズが変調クロック信号に与える影響をプリント基板で遮蔽することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るクロック周波数変調回路の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るクロック周波数変調回路の構成を示す断面図である。
【図３】従来の周波数変調未適用時と適用時のスペクトラムの測定例を示す図である（広帯域）。
【図４】クロック周波数変調回路の構成を示すブロック図である。
【図５】周波数変調未適用時と適用時のスペクトラムの測定例を示す図である（狭帯域）。
【図６】従来のクロック周波数変調回路の構造を示す断面図である。
【図７】従来の周波数変調回路器を用いたスペクトラムの測定例を示す図である。
【図８】本発明適用後の周波数変調未適用時と適用時のスペクトラムの測定例を示す図である（広帯域）。
【符号の説明】
１  クロック発振源
２  クロック駆動回路
３  負荷回路
４  プリント基板
５  基本クロック信号
６  変調クロック信号
７  周波数変調なしのスペクトラム成分
８  周波数変調ありのスペクトラム成分
９  従来の周波数変調ありのスペクトラム成分
１０  基本クロック信号による放射ノイズ
【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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