(57)【要約】【課題】      電子回路が発するノイズの影響を受けにくい配線パターンを備えたプリント基板を提供する。【解決手段】  電子回路の電子部品のＧＮＤ端子を接続する第一のＧＮＤパターン２と、該電子回路の電源の負極を接続する第二のＧＮＤパターン３が独立して設けられ、該第一のＧＮＤパターンと該第二のＧＮＤパターンがインダクタンスＬを介して接続される。【選択図】      図１
2006310463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路の電子部品のＧＮＤ端子を接続する第一のＧＮＤパターンと、該電子回路の電源の負極を接続する第二のＧＮＤパターンが独立して設けられ、該第一のＧＮＤパターンと該第二のＧＮＤパターンがインダクタンスを介して接続されることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記第一のＧＮＤパターンが、所定の機能を備えた電子回路ごとに独立して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に関するものである
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気的雑音の多い環境で使用される電子機器の電子回路では、電子回路を配線するプリント基板の配線パターンに工夫を凝らして電気的雑音の影響を受けにくくなるようにしているものが多い。例えば自動車用のメータに用いられる電子回路では、自動車の他の装置が発する強電界や高周波サージ等の影響を受けず、さらにレベルの小さい信号に対しても鋭敏な応答性能を備えるような性能が要求されるため、外部からの雑音の影響を受けにくくなるように配線パターンが設けられている。
【０００３】
このようなプリント基板の配線パターンとして、図９に示すように電源側に接続するＧＮＤパターンを広く取り、このＧＮＤパターンと電子部品のＧＮＤを接続するＧＮＤパターンを細い配線パターンでつなぐ方法が一般的に用いられている。また、高周波信号を流す配線パターンを、ＧＮＤパターンを挟んで対称的に設けることで、高周波信号が発するノイズを相殺する提案がなされている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−１８０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで昨今では、電子回路の部品点数を削減しコストを抑えるために、個別部品や素子等で構成していた電子回路を集積化していわゆる特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）としてＩＣ化することが多い。この場合、ＩＣ化することにより部品点数の削減が図れるため、プリント基板の配線パターンにも余裕が生まれ、電源側に接続するＧＮＤパターンをより広くとって外部からの雑音の影響を受けにくくすることができる。
【０００５】
しかしながら、このようなＡＳＩＣは一般に発振器を備えており、この発振器がノイズ源となってクロックノイズ等のノイズが発生する。このためＧＮＤパターンにもノイズの影響が現れて、ＧＮＤレベル全体が不安定になるという問題点が発生してしまう。特にクロックノイズレベルの大きいＣＭＯＳ構造のＡＳＩＣを用いた場合は大きな問題となる。
【０００６】
本発明の課題は、電子回路が発するノイズの影響を受けにくい配線パターンを備えたプリント基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電子回路の電子部品のＧＮＤ端子を接続する第一のＧＮＤパターンと、該電子回路の電源の負極を接続する第二のＧＮＤパターンが独立して設けられ、該第一のＧＮＤパターンと該第二のＧＮＤパターンがインダクタンスを介して接続されることを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、インダクタンスによって電子回路で発生したノイズの交流成分を遮断して、電源側のＧＮＤレベルへのノイズの影響を低減することが可能である。
【０００９】
また請求項２の発明は、前記第一のＧＮＤパターンが、所定の機能を備えた電子回路ごとに独立して設けられていることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、第一のＧＮＤパターンは電子回路ごとに設定できるため、機能や性能の変更が必要となり配線パターンを見直す場合でも配線パターン全体を見直す必要がなく、変更に要するコストや工数等を低減することが可能である。またノイズレベルを測定し調整する際も電子回路ごとに行うことができるため、調整に要する期間や工数を低減することが可能となり、新しいＩＣやそれを用いたメータ部品の開発をスピーディに行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電子回路が発するノイズの影響を受けにくい配線パターンを備えたプリント基板を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１に本実施例を用いたプリント基板の構成例を示す。本実施例は、自動車用のメータの駆動制御に用いられるメータ回路のプリント基板例である。
【００１４】
プリント基板１は、ガラスやエポキシ等の素材で作られており、その表面上に部品装着および結線に必要な配線パターンが銅により形成されている。
【００１５】
配線パターンは、電子回路の信号の入出力を行う信号用パターン（図示省略）と、所定の機能を備えた電子回路（以下、回路ブロックと呼ぶ）ごとに設けられ、回路ブロックが有する部品のＧＮＤ端子を接続する第一のＧＮＤパターン２と、電子回路の電源７の負極に接続される第二のＧＮＤパターン３が備えられている。ここで、第二のＧＮＤパターン３は、第一のＧＮＤパターン２を取り囲むように、プリント基板１の外周付近にできるだけ広い面積を有するように設けられている。このようなパターンとすることで、外部からのノイズの影響を受けにくくすることができる。
【００１６】
プリント基板１上には、ＡＳＩＣ４、ＣＰＵ５、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、コンデンサＣ１〜Ｃ５が配置され、必要な配線が行われている。
【００１７】
ＡＳＩＣ４はメータ回路に必要な機能を備えたＩＣであり、発振器Ｓ１を備えている。また動作に必要な信号の入出力を行う複数の端子（図示省略）を有している。
【００１８】
ＣＰＵ５はＡＳＩＣ４の動作を制御するＩＣであり、発振器Ｓ２を備えている。また動作に必要な信号の入出力を行う複数の端子（図示省略）を有している。
【００１９】
抵抗Ｒ１〜Ｒ３およびコンデンサＣ１〜Ｃ５は、第一のＧＮＤパターン２に接続されている。
【００２０】
レギュレータ６は電源７の電圧を所定の電圧ＶＣＣに変換し、ＡＳＩＣ４およびＣＰＵ５等に供給する。レギュレータ６のＧＮＤおよび電源７の負極は第二のＧＮＤパターン３に接続されている。
【００２１】
ここで、第一のＧＮＤパターン２と第二のＧＮＤパターン３は、インダクタンスＬを介して電気的に接続されている。インダクタンスＬは、電流の交流成分を遮断する特性を有している。このため第一のＧＮＤパターンと第二のＧＮＤパターンは、直流成分の視点では同一のＧＮＤレベルとなり、交流成分の視点からは独立したＧＮＤパターンとなる。このようにノイズの交流成分を電源側のＧＮＤレベルから遮断することで、電子回路で発生したノイズの電源側のＧＮＤレベルへの影響を抑制することが可能となる。
【００２２】
図２に本実施例においてノイズを測定する場合の電気的等価回路を示す。また図１０に従来技術のＧＮＤパターンにおいてノイズを測定する場合の電気的等価回路を示す。
【００２３】
図２および図１０において、擬似電源回路網１１は、国際無線障害特別委員会（ＣＩＳＰＲ）が作成した規格ＣＩＳＰＲ２５「車載受信機保護のための妨害波の限度値及び測定法」に規定された、電源線上に誘起される雑音電圧を測定するための回路網である。
【００２４】
従来技術のＧＮＤパターンを用いた場合は、メータ回路内の部品間を電気的に接続するメータハーネス（図示省略）の抵抗Ｒ４による電圧降下により、メータ回路の第二のＧＮＤパターン３と擬似電源回路網のＧＮＤ基準２０との間に浮遊容量Ｃ６が発生し、発振器Ｓ１、Ｓ２に起因するノイズがこの浮遊容量Ｃ６の電圧を変動させて、メータ回路内で発生したノイズが擬似電源回路網１１側で受信されてしまう。この場合の等価回路が図１０にあたる。
【００２５】
一方、本実施例では、クロックノイズ源であるＣＰＵ４およびＡＳＩＣ４を第二のＧＮＤパターン３とは独立して設けられた第一のＧＮＤパターン２に接続し、第一のＧＮＤパターン２と第二のＧＮＤパターン３とをインダクタンスＬを介して接続している。この場合の等価回路は図２のように表される。
【００２６】
この図２の等価回路を擬似電源回路網１１からの視点で簡略化すると、図３に示す等価回路で表される。図３において、ノイズの大きさはＶ１の値となり、周波数成分はＶ１の周波数成分で表される。
【００２７】
ここでインダクタンスＬの値の選択は、次のようにして行う。
【００２８】
図３の等価回路において、自動車のメータ回路では消費電流が小さく、メータハーネスの抵抗Ｒ４による電圧降下は十分小さいことを考慮すると、Ｖ１≒Ｖ２となる様にＬを設定すれば、インダクタンスＬでノイズによる電圧変動分を効果的に吸収できる。この関係を式で表すと、
（式１）・・・Ｖ２／Ｖ１＝ω０×Ｌ／Ｃ６
（式２）・・・ω０×ω０×Ｌ×Ｃ６＝１
ここで、Ｒ４を１／１０００Ω程度と仮定すると、（式１）および（式２）より、
（式３）Ｌ＝Ｃ６×１０のマイナス６乗
となる。
（式３）において、Ｃ６は実際には０＜Ｃ６＜＜１程度となるため、ＬはμＨの単位を有するものを用いればよいことがわかる。
【００２９】
図４、図５、図８に実際の回路で行ったノイズの測定結果例を示す。図４は本実施例でインダクタンスＬを８μＨとした場合の測定結果を、図５は本実施例でインダクタンスＬを２５μＨとした場合の測定結果を、図８は図１の電子回路に従来技術の配線パターンを用いた図７に示す電子回路についての測定結果を示している。各図において縦軸はノイズの出力レベルを、横軸は周波数分布を示している。
【００３０】
これらの図で明らかなように、従来技術に比べ、本実施例は全体的にノイズの出力レベルが低くなっていることがわかる。
【００３１】
以上の構成、動作により、プリント基板１上にノイズの発生源となる発振器Ｓ１を備えたＡＳＩＣ４を設置した場合でも、部品を接続した第一のＧＮＤパターン２に現れるノイズの交流成分がインダクタンスＬにより吸収されるため、電源を接続した第二のＧＮＤパターンへのノイズの影響を抑制することができる。
【００３２】
また部品を接続した第一のＧＮＤパターン２は機能ごとにまとめた回路ブロックごとに設定できるため、機能や性能の変更が必要となり配線パターンを見直す場合でも配線パターン全体を見直す必要がなく、コストや工数等を低減することが可能である。
【００３３】
さらに第一のＧＮＤパターン２は回路ブロックごとに設定されており、回路ブロックごとにノイズレベルを測定することができるため、ノイズレベル調整に要する期間や工数を低減することが可能となり、新しいＩＣやそれを用いたメータ部品の開発をスピーディに行うことができる。
【実施例２】
【００３４】
図６に、第２の実施例の配線パターンを示す。
【００３５】
本実施例は、機能ごとにブロック化された電子回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ（いずれも構成部品の図示は省略）のそれぞれに対して、第一のＧＮＤパターン２Ａ、２Ｂ、２Ｃが設けられている。第一のＧＮＤパターン２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、第二のＧＮＤパターン３とは独立して設けられている。
【００３６】
電子回路２０Ａを構成する部品のＧＮＤ接続端子は第一のＧＮＤパターン２Ａに接続されている。また電子回路２０Ｂを構成する部品のＧＮＤ接続端子は第一のＧＮＤパターン２Ｂに接続されている。さらに電子回路２０Ｃを構成する部品のＧＮＤ接続端子は第一のＧＮＤパターン２Ｃに接続されている。
【００３７】
ここで第二のＧＮＤパターン３は、電子回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの電源７の負極に接続されている。
【００３８】
また第一のＧＮＤパターン２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、それぞれインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３を介して第二のＧＮＤパターン３と接続されている。
【００３９】
以上のような構成とすることにより、第１の実施例と同等の効果を得ることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、実施例は本発明の例示にしか過ぎず、本発明は実施例の構成にのみ限定されるものではない。したがって本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれることはもちろんである。
【００４１】
例えば第一のＧＮＤパターン２および第二のＧＮＤパターン３の形状は本実施例に記載したものに限定されるものではない。
【００４２】
また回路の部品および素子の配置や数は、本実施例に記載したものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施例の回路実装図である。
【図２】本発明の第１の実施例においてノイズを測定する場合の電気的等価回路を示す図である。
【図３】図２の電気的等価回路をまとめた電気的等価回路を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例のノイズ測定結果例である。
【図５】本発明の第１の実施例の他のノイズ測定結果例である。
【図６】本発明の第２の実施例の配線パターンである。
【図７】図１に示す回路実装図に従来技術の配線パターンを用いた場合の回路実装図である。
【図８】図７に示す従来技術のノイズ測定結果例である。
【図９】従来技術の回路実装図である。
【図１０】従来技術においてノイズを測定する場合の電気的等価回路を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  プリント基板
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  第一のＧＮＤパターン
３  第二のＧＮＤパターン
４  ＡＳＩＣ
５  ＣＰＵ
６  レギュレータ
７  電源
１０  メータ回路
１０Ａ  ノイズ源
１０Ｂ  クロックノイズ
１１  擬似電源回路網
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  電子回路
Ｒ１〜Ｒ６  抵抗
Ｃ１〜Ｃ８  コンデンサ
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  インダクタンス
Ｓ１、Ｓ２  発振器
【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】
2006310463.tif 000010
【図９】
2006310463.tif 000011
【図１０】
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