(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルクロック回路を塔載し、グラウンド導体を有する、信号送信側プリント配線板および信号受信側プリント配線板を、導電性機器筐体上に配置し、前記信号送信側プリント配線板と信号受信側プリント配線板を、信号伝送のための信号配線およびグラウンド配線を含むケーブルにより接続した電子機器において、
前記グラウンド配線は、前記信号送信側プリント配線板および信号受信側プリント配線板のグラウンド導体と接続されており、前記信号受信側プリント配線板のグラウンド導体上で、前記グラウンド配線と前記グラウンド導体の接続位置近傍の１点と前記導電性機器筐体との間を、前記ケーブルのグラウンド配線と前記導電性機器筐体との間のインピーダンス特性に等しい回路定数を有するインピーダンス素子で接地することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記信号送信側プリント配線板のグラウンド導体は、低インピーダンス素子により導電性機器筐体に対して接地することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記ケーブルが同軸ケーブルであることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項４】
前記インピーダンス素子がケーブルのグラウンド導体と導電性機器筐体間のインピーダンス特性と等価なＬ、Ｃ、およびＲの各特性を有するインピーダンス素子であり、前記インピーダンス素子により前記ケーブルのグラウンド導体の定在波の発生を抑制することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルクロック回路を塔載し、グラウンド導体を有する信号送信側プリント配線板および信号受信側プリント配線板を、信号伝送のための信号配線およびグラウンド配線を含むケーブルにより導電性機器筐体上で接続した電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリント配線板は、カメラやビデオカメラなど電気機器など、種々の電子機器に用いられている。プリント配線板を電子機器に実装した構成において、ノイズを低減する技術が種々提案されている。
【０００３】
たとえば、特開平８−６４９８４号、特開平７−２２５６３４号公報などには、プリント配線板のグラウンドと導電性機器筐体を抵抗で接地する技術が開示されている。これらのような従来のプリント配線板のグラウンドと導電性機器筐体を抵抗で接地する技術は、基板上に発生する定在波に起因する放射ノイズを抑制するためのものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年では電子機器において機器筐体内に単独のプリント配線板のみが実装されている構成はむしろ稀であり、ケーブルで相互に接続された複数のプリント配線板が実装される場合が殆どである。すなわち、近年では上述のような種々の電子機器の機能が高度化し、搭載される電子回路も複雑化しているために、プリント配線板を複数に分割し、プリント配線板間をケーブルで接続して信号伝送する形態が多く用いられている。
【０００５】
実際には、このようにプリント配線板にケーブルが接続された形態の方が筐体内にプリント配線板単独で存在している場合よりもはるかに不要ノイズ放射（ＥＭＩ；Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が問題になりやすく、その場合、主要なノイズ放射源はケーブルであることが多い。
【０００６】
本発明の課題は、導電性機器筐体（グラウンド）上で信号送信側プリント配線板と、信号受信側プリント配線板間をケーブルで信号伝送する形態において、放射ノイズの主要な放射源となるケーブルからの放射を低減させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明においては、デジタルクロック回路を塔載し、グラウンド導体を有する、信号送信側プリント配線板および信号受信側プリント配線板を、導電性機器筐体上に配置し、前記信号送信側プリント配線板と信号受信側プリント配線板を、信号伝送のための信号配線およびグラウンド配線を含むケーブルにより接続した電子機器において、前記グラウンド配線は、前記信号送信側プリント配線板および信号受信側プリント配線板のグラウンド導体と接続されており、前記信号受信側プリント配線板のグラウンド導体上で、前記グラウンド配線と前記グラウンド導体の接続位置近傍の１点と前記導電性機器筐体との間を、前記ケーブルのグラウンド配線と前記導電性機器筐体との間のインピーダンス特性に等しい回路定数を有するインピーダンス素子で接地する構成を採用した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明が対象とするプリント配線板をケーブルで接続して信号伝送する形態におけるノイズ放射メカニズムにつき考察する。
【０００９】
通常、導電性機器筐体（グラウンド）上で信号送信側プリント配線板と信号受信側プリント配線板間をケーブルで信号伝送する形態では、ケーブル＋信号受信側プリント配線板をアンテナにして放射ノイズが発生する。また、この時ノイズ放射が問題となるのは、ケーブルの信号線からの放射よりも、グラウンド導体（グラウンド配線）に流れる電流が原因になることが多く、さらに、構造的にプリント配線板からの放射よりもケーブルからの放射が大きい場合が多い。
【００１０】
そこで効果的に放射ノイズを低減させるためには、このケーブルのグラウンド導体に発生する電流つまり定在波を抑えることが必要となってくる。
【００１１】
伝送線路に発生する定在波を抑制する有効な方法として、伝送線路の終端を伝送線路のインピーダンス特性と同じインピーダンス特性で接地することが知られている。したがって、ケーブルのグラウンド導体に発生する定在波を抑制するには、ケーブルグラウンド導体と導電性機器筐体（グラウンド）の間のインピーダンス特性と同じ回路定数を有する素子によりケーブルグラウンド導体と筐体を接地すればよいことになる。
【００１２】
しかし、ケーブルとプリント配線板の接続点で導電性機器筐体と接地するには別の配線材や基板パターンが必要になり、実際には困難である場合も多い。
【００１３】
そこで本発明では、ケーブルグラウンドと接続されたプリント配線板グラウンド導体と導電性機器筐体との間を、ケーブルのグラウンド導体と導電性機器筐体間のインピーダンス特性と等価な特性を有するインピーダンス素子（厳密にはケーブルと同じＬ、Ｃ、Ｒの各特性を有する素子が好ましいが、実際には後述のような抵抗成分のみで充分である）で一点接地する構成を用いる。
【００１４】
これにより、ケーブルグラウンド端部でインピーダンス接地を行うのと同様な効果が得られ、かつ接地位置がプリント配線板グラウンドのいずれの位置でもある程度の効果が得られ、ケーブルグラウンド上の定在波の発生を抑え、放射ノイズを低減させることができる。
【００１５】
なお、信号送信側のプリント配線板上に実装されたＩＣによる同プリント配線板グラウンドの電位変動はノイズの発生原因となってしまうので、信号送信側のプリント配線板の方はできるだけ電位変動が起こらないように低インピーダンスの部材を用いて多点で接地するのが望ましい。
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は本発明を採用した電子機器の内部構造を示している。図１において、導電性機器筐体（グラウンド）１０に信号送信側のドライバプリント配線板１１および信号受信側のレシーバプリント配線板１２が配置されている。
【００１８】
ドライバプリント配線板１１は、グラウンド層と信号層と電源層をプリント配線パターンとして有し、レシーバプリント配線板１２も同様にグラウンド層と信号層と電源層をプリント配線パターンとして有する。
【００１９】
そして、ドライバプリント配線板１１およびレシーバプリント配線板１２にそれぞれ配置されたドライバＩＣ１３およびレシーバＩＣ１４の間をケーブル１５で接続して、両者の間で信号伝送を行なうようになっている。
【００２０】
ケーブル１５は、両ＩＣ間の信号伝送のための信号線と、双方の基板のグラウンド導体を接続するグラウンド配線を含み、同軸ケーブルから構成される。
【００２１】
ドライバプリント配線板１１は導電性機器筐体１０を切り出して作成した接地用立ち上げ部材１７上に載置され、さらに接地用立ち上げ部材１７に対してネジ止めを行なうことにより導電性機器筐体１０上に保持される。このネジ止めにより、ドライバプリント配線板１１のグラウンド導体の電位変動が問題とならない程度にドライバプリント配線板１１が導電性機器筐体１０に対して接地されるようになっている。
【００２２】
このネジ止めによるドライバプリント配線板１１のプリント配線板の接地部位の数はドライバＩＣ１３を駆動したことによって生じるドライバプリント配線板１１のグラウンドの電位変動が抑制される程度に行なうのが望ましく、たとえば図示のように少なくともプリント配線板の四隅の位置で行なわれる必要がある。
【００２３】
上記のドライバプリント配線板１１側の接地の形態は特別なものではないが、本実施形態では、さらにケーブル１５のグラウンド導体（グラウンド配線）に発生する定在波を抑制するために、インピーダンス素子１６を介してレシーバプリント配線板１２を接地している。
【００２４】
このインピーダンス素子１６は、ケーブル１５のグラウンド導体と、導電性機器筐体１０から成る回路と等価なインピーダンス特性を持つものである。
【００２５】
このようなインピーダンス特性は、予め行なった実測に基づきＬ（インダクタンス）、Ｃ（コンデンサ）、Ｒ（抵抗）などの各要素を適宜組合せることにより得ることができ、インピーダンス素子１６はそのような特性の各ディスクリート素子の組合せ、あるいはそれらの素子をプリント配線技術により基板上に配置することにより構成することができる。あるいは、より簡略には後述のように、インピーダンス素子１６は単に抵抗のみを用いて構成してもよい。
【００２６】
以上のように、ケーブル１５のグラウンド導体と、導電性機器筐体１０から成る回路と同様の回路定数を有するインピーダンス素子１６を介して、接地用立ち上げ部材１７と、信号受信側プリント配線板１２の導通を取ることにより、ケーブル１５のグラウンド導体に発生する定在波を抑制することができる。
【００２７】
インピーダンス素子１６によるインピーダンスの接地はレシーバプリント配線板１２上の一ヶ所で行なえば十分である。また、この構成においては、レシーバプリント配線板１２を非導電性部材で保持するようにしても、放射ノイズ低減効果を悪化させることがない。
【００２８】
また、ケーブル１５とレシーバプリント配線板１２の接続点で導電性機器筐体と接地する必要がなく、容易に実施できる。ドライバプリント配線板１１の方は、低インピーダンスの部材（接地用立ち上げ部材１７）を用いて多点で接地しているため、同プリント配線板グラウンドの電位変動を起こすことがなくドライバプリント配線板１１に起因するノイズ放射を生じることもない。
【００２９】
図３は、本発明において実現しようとする基板どうしを接続するケーブルのグラウンド線と筐体間のインピーダンス特性と同じ定数の抵抗でレシーバプリント配線板のグラウンド導体と機器筐体を接地した構成における等価回路を示したものである。
【００３０】
図３に示すように、本実施形態では、ケーブル（図１のケーブル１５に相当）は、信号線導体３５と、グラウンド線３６から構成され、ドライバＩＣ３１（図１の１３に相当）と、レシーバＩＣ３２（図１の１４に相当）を接続している。そして、ケーブル導体と機器筐体３０（図１の２０に相当）間のインピーダンス（Ｚ０GND）と同じ定数の抵抗Ｒ（インピーダンス）３９を介してレシーバプリント配線板グラウンド導体３８と機器筐体３０を接続している。このように、ケーブル１５のグラウンド導体に発生する定在波を抑制することができる。
【００３１】
すなわち、本実施形態によれば、電子機器のケーブルのグラウンド導体を機器筐体に対する信号線とみなした時のインピーダンス特性と同じ値の抵抗で、プリント配線板グラウンドを導電性機器筐体と接地し、ケーブルのグラウンド導体上の定在波の発生を抑制し、ケーブルからの不要ノイズ放射を大幅に低減することができる。
【００３２】
図４は、図１のレシーバプリント配線板１２廻りの実装構造の一例を示したものである。図４の構成では、機器筐体の立ち上げ部４０をプリント配線板（図１のレシーバプリント配線板１２に相当）の主要回路部分のグラウンド導体４３と接続の無い導体４１（導電性接続パッド：通常他の導体部分とともにフォトレジスト工程などにより構成できる）の部位においてネジ４２により接続する。
【００３３】
基板のグラウンド導体４３とネジ４２により固定される導体４１の部位には、ランド４５−１および４５−２がそれぞれ設けられており、このランド４５−１および４５−２の間にハンダ付けなどによりチップ抵抗４４（図１のインピーダンス素子１６に相当）が実装される。このようにして、プリント配線板のグラウンド導体と機器筐体をチップ抵抗４４を介して接続することができる。
【００３４】
以上のように、ケーブルグラウンド導体と機器筐体間のインピーダンス特性と同じ定数のチップ抵抗をハンダで実装することにより、機器筐体とプリント配線板のグラウンド導体を抵抗で接地するのと同じ効果を容易に実現するものである。
【００３５】
図５は、図３のドライバプリント配線板３４のケーブルグラウンド導体３６の接続位置からケーブルグラウンド導体３６とレシーバプリント配線板のグラウンド導体３８の入力インピーダンス（Ｚｉｎ）が、ケーブルグラウンド導体３６と機器筐体３０間のインピーダンス特性と同じ回路定数を有する抵抗３９で接地した時としない時でどのように異なるかを計算から導いたものである。
【００３６】
図５に明らかなように、抵抗接地がない場合（５１）の特性には非常にはっきりとした共振５２が見られ、そのインピーダンスは１Ω以下と非常に低く、この周波数において放射ノイズの鋭いピークが現われることが予想される。
【００３７】
これに対して、本実施形態におけるように抵抗接地を設ける場合（５３）には、インピーダンス特性には上記のような鋭い共振が現われず、インピーダンスは最も低い周波数でも１０Ω以上あり、少なくとも放射ノイズに現われる共振ピークの強度は２０ｄＢの低減を期待することができる。
【００３８】
［第２の実施形態］
図２は、本発明の異なる一実施形態を示したものである。図２の構成は図１のものとほぼ同様な基本構成であり、導電性機器筐体２０上にドライバＩＣ２３、およびレシーバＩＣ２４を塔載したドライバプリント配線板２１、およびレシーバプリント配線板２２を配置し、それらの間をケーブル２５で接続したものである。
【００３９】
本実施形態においては、レシーバプリント配線板２２のグラウンド導体と、導電性機器筐体２０を、インピーダンス素子２６を介して接続する位置をケーブル２５とレシーバプリント配線板２２の接続位置近傍にとっている。このように、問題となるケーブル２５と、レシーバプリント配線板２２の接続部位に近い側でインピーダンス素子２６を介して接地することによって、より高い定在波抑制効果を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、デジタルクロック回路を塔載し、グラウンド導体を有する、信号送信側プリント配線板および信号受信側プリント配線板を、導電性機器筐体上に配置し、前記信号送信側プリント配線板と信号受信側プリント配線板を、信号伝送のための信号配線およびグラウンド配線を含むケーブルにより接続した電子機器において、前記グラウンド配線は、前記信号送信側プリント配線板および信号受信側プリント配線板のグラウンド導体と接続されており、前記信号受信側プリント配線板のグラウンド導体上で、前記グラウンド配線と前記グラウンド導体の接続位置近傍の１点と前記導電性機器筐体との間を、前記ケーブルのグラウンド配線と前記導電性機器筐体との間のインピーダンス特性に等しい回路定数を有するインピーダンス素子で接地することにより、ケーブルのグランド導体の定在波の発生を抑制し、放射ノイズを大幅に低減することができる、という優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態として、導電性機器筐体上でドライバプリント配線板と信号受信プリント配線板間をケーブルで信号伝送する構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の異なる一実施形態として、導電性機器筐体上でドライバプリント配線板と信号受信プリント配線板間をケーブルで信号伝送する構成を示した斜視図である。
【図３】図１の構成における等価回路を概念的に示した回路図である。
【図４】図１のレシーバプリント配線板グラウンドと導電性機器筐体をインピーダンス素子で接地するための具体的な実装構造を例示する斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態における、レシーバプリント配線板グラウンドと機器筐体を抵抗で接地した場合の周波数〜入力インピーダンス特性を示した線図である。
【符号の説明】
１０  導電性機器筐体（グラウンド）
１１  ドライバプリント配線板
１２  レシーバプリント配線板
１３  ドライバＩＣ
１４  レシーバＩＣ
１５  ケーブル
１６  インピーダンス素子
１７  接地立ち上げ部材
２０  導電性機器筐体（グラウンド）
２１  ドライバプリント配線板
２２  レシーバプリント配線板
２３  ドライバＩＣ
２４  レシーバＩＣ
２５  ケーブル
２６  インピーダンス素子
２７  接地立ち上げ部材
３０  導電性機器筐体（グラウンド）
３１  ドライバＩＣ
３２  レシーバＩＣ
３３  信号送信側プリント配線板の信号線導体
３４  信号送信側プリント配線板のグラウンド導体
３５  ケーブル信号線導体
３６  ケーブルグラウンド導体
３７  信号受信側プリント配線板の信号線導体
３８  信号受信側プリント配線板のグラウンド導体
３９  接地インピーダンス素子
４０  機器筐体立ち上げ部
４１  導体
４２  ネジ
４３  グラウンド導体
４４  インピーダンス素子
４５−１  実装用ランド（導電性機器筐体側）
４５−２  実装用ランド（グラウンド導体側）
５１  インピーダンス接地がない場合の入力インピーダンス特性
５２  インピーダンス接地がない場合の共振点
５３  インピーダンス接地がある場合の入力インピーダンス特性
【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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