(57)【要約】【課題】各種デジタル機器に使用されるノイズキャンセル回路において、既知の信号レベルがない場合にも、信号に重畳した周期的ノイズをキャンセルする方法及び装置を提供する。【解決手段】不要輻射ノイズ受信手段と、キャンセル信号送信手段と、不要輻射ノイズ記憶手段と、キャンセル信号生成手段とを具備し、不要輻射ノイズ受信手段で受信したノイズと不要輻射ノイズ記憶手段に記憶したノイズを比較し、キャンセル信号生成手段でキャンセル信号を調整し、キャンセル信号送信手段でキャンセル信号を電磁波として送信し、受信したノイズが閾値以下になるまで上記ステップを繰り返すことにより、動的にノイズを低減することができる。【選択図】  図１
2005027004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号に重畳する周期的ノイズを打ち消すノイズキャンセラであって、
不要輻射ノイズ受信手段と、キャンセル信号送信手段と、記憶手段と、キャンセル信号生成手段とを具備し、
前記不要輻射ノイズ受信手段で受信したノイズと前記記憶手段に記憶したノイズを比較し、
前記キャンセル信号生成手段でキャンセル信号を調整し、
前記キャンセル信号送信手段でキャンセル信号を電磁波として送信することにより、
前記信号に重畳する周期的ノイズを打ち消すこと
を特徴とするノイズキャンセラ。
【請求項２】
前記不要輻射ノイズ受信手段または前記キャンセル信号送信手段は、
多層構造配線基板において、配線パターンで構成されていることを特徴とする請求項１記載のノイズキャンセラ。
【請求項３】
前記不要輻射ノイズ受信手段または前記キャンセル信号送信手段は、
不要輻射ノイズが重畳する配線パターンを取り囲むように、
多層構造配線基板において、配線パターンで構成されていることを特徴とする請求項１記載のノイズキャンセラ。
【請求項４】
前記不要輻射ノイズ受信手段または前記キャンセル信号送信手段は、
多層構造配線基板において、同一層のみで平面的に構成されていることを特徴とする
請求項１〜３のいずれか一項に記載のノイズキャンセラ。
【請求項５】
前記不要輻射ノイズ受信手段または前記キャンセル信号送信手段は、
多層構造配線基板において、複数の層に渡って立体的に構成されていることを特徴とする
請求項１〜３のいずれか一項に記載のノイズキャンセラ。
【請求項６】
前記キャンセル信号生成手段は、
前記記憶手段に記憶したキャンセル信号に、
前記不要輻射ノイズ受信手段で受信したノイズと前記記憶手段に記憶したノイズの差分信号の反転信号を加算したものを新たなキャンセル信号とすることを特徴とする
請求項１〜５のいずれか一項に記載のノイズキャンセラ。
【請求項７】
前記キャンセル信号生成手段は、
所定の時間、前記不要輻射ノイズ受信手段で受信したノイズと前記記憶手段に記憶したノイズとの比較により、
キャンセル信号の生成周波数を決定することを特徴とする
請求項１〜５記載のノイズキャンセラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号に重畳したノイズをキャンセルする方法および装置に関し、特に周期的ノイズをキャンセルする方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器は高密度化、高速化が進み、これに伴って電子機器から放射される不要輻射ノイズにより、例えばテレビジョン受信機の場合、画面に縞状のビート障害が発生するなど、同一セットに与える影響が問題となってきている。特に、デジ・アナ混在回路においては、アナログ信号に与える影響が顕著になってきた。
【０００３】
不要輻射ノイズの対策手法としては、ノイズを出さないようにする対策、ノイズを受けにくくする対策、ノイズをキャンセルする対策の３通りがある。ノイズを出さないようにする対策としては、クロック配線などのクリティカルパスの配線パターンを長くしない等のものがある。ノイズを受けにくくする対策としては、プリント基板等を金属ケースで覆う等のものがある。
【０００４】
従来のノイズキャンセル方法としては、帰線消去期間におけるペデスタルレベルに重畳したノイズをレベル変換した後、逆相信号を生成し、信号に加算するものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のノイズキャンセル方法では、帰線消去期間におけるペデスタルレベルのように、既知のレベルを基準として重畳したノイズのレベル抽出を行っているため、既知の信号レベルがない場合にはノイズ成分の抽出ができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、既知の信号レベルがない場合にも、信号に重畳した周期的ノイズをキャンセルする方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明のノイズキャンセラは、不要輻射ノイズ受信手段と、キャンセル信号送信手段と、記憶手段と、キャンセル信号生成手段とを具備し、不要輻射ノイズ受信手段で受信したノイズと記憶手段に記憶したノイズを比較し、キャンセル信号生成手段でキャンセル信号を調整し、キャンセル信号送信手段でキャンセル信号を電磁波として送信することにより、周期的ノイズを打ち消すことを特徴とするものである。
【０００８】
また、不要輻射ノイズ受信手段と、キャンセル信号送信手段とが不要輻射ノイズの影響を受けやすい配線パターンを取り囲むように構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、所定の時間はノイズ周波数検出のみを行い、キャンセル信号の生成周波数を固定した後、キャンセル信号を送信することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における発明の概要を示す図である。
【００１２】
図１において、１００１は不要輻射ノイズ受信部、１００２はキャンセル信号送信部、１００３は記憶部、１００４はキャンセル信号生成部、１００５はマイコン、１００６は振幅調整回路、１００７は位相調整回路、１００８はアナログ回路、１００９はクッロク信号源である。
【００１３】
また、図２は本発明の実施の形態１における不要輻射ノイズ受信部１００１またはキャンセル信号送信部１００２を示す図である。
【００１４】
図２において、２００１は配線パターン、２００２はＧＮＤビア、２００３はシールドパターン、その他の記号は図１と同じである。
【００１５】
例えば、４層基板において不要輻射ノイズ受信部１００１を構成する場合、配線パターン２００１を２層目に、シールドパターン２００３を１層目および３層目に作成し、ＧＮＤビア２００２は１層目および３層目のシールドパターン２００３と接続すると、配線パターン２００１の先端のループ状の箇所でのみ、ループ内を差交する磁束による誘起電圧を受信することができる。同様の構成で、キャンセル信号送信部を構成した場合、配線パターン２００１の先端のループ状の箇所でのみ、電磁波を放射することができる。
【００１６】
また、図３は、本発明の実施の形態１におけるノイズキャンセラの動作を説明する図である。
【００１７】
図３を用いて具体的に説明する。
【００１８】
マイコン１００５は、不要輻射ノイズ受信部１００１で受信したノイズＡが入力されると（Ｓ３００１）、記憶部１００３より、前回記憶したノイズＢを参照し（Ｓ３００２）、ノイズＢからノイズＡを引いた差分Ｃを求める（Ｓ３００３）。
【００１９】
次に、マイコン１００５は、記憶部１００３より前回のキャンセル信号Ｄを参照し（Ｓ３００４）、ノイズＡを記憶部１００３に記憶する（Ｓ３００５）。
【００２０】
次に、マイコン１００５は、差分Ｃの絶対値と所定の閾値Ｔとの比較を行い（Ｓ３００６）、差分Ｃの絶対値が閾値Ｔより小さい場合には、キャンセル信号Ｄを出力信号Ｅに設定する（Ｓ３００７）。
【００２１】
差分Ｃの絶対値が閾値Ｔより大きい場合には、振幅調整回路１００６において、キャンセル信号Ｄに差分Ｃの反転信号を加算し（Ｓ３００８）、位相調整回路１００７において、クロック信号源１００９からのクロック信号に合わせて位相を調整し、出力信号Ｅを生成する（Ｓ３００９）。
【００２２】
次に、マイコン１００５は出力信号Ｅを記憶部１００３に記憶し（Ｓ３０１０）、キャンセル信号送信部１００２から、出力信号Ｅを送信する（Ｓ３０１１）。
【００２３】
不要輻射ノイズ受信部１００１は、クロック信号源１００９から放射される不要輻射ノイズと、キャンセル信号送信部１００２から放射されるキャンセル信号との合成された電磁波を受信し、上記処理を繰り返す。
【００２４】
図４および図５は、本発明のノイズキャンセラにおけるノイズを打ち消す様子を表す図である。図４および図５において、横軸は時間、縦軸は電圧を表している。
【００２５】
図４において、図４（ａ）は、記憶部１００３から参照した、前回記憶したノイズＢの波形、図４（ｂ）は、不要輻射ノイズ受信部１００１で受信したノイズＡの波形、図４（ｃ）は、マイコン１００５で算出した差分Ｃの波形である。
【００２６】
図５において、図５（ａ）は、記憶部１００３から参照した、前回のキャンセル信号Ｄの波形、図５（ｂ）は、キャンセル信号Ｄに差分Ｃの反転信号を加算した波形である。
【００２７】
なお、本実施の形態では、不要輻射ノイズ受信部１００１またはキャンセル信号送信部１００２は、配線パターン２００１により、同一の層で構成するとしたが、図１１に示すように、ビアも用いて複数の層に渡る立体的な構造としても良い。
【００２８】
図１１において、記号は図２と同じである。
【００２９】
他の実施の形態においても同様である。
【００３０】
また、本実施の形態では、不要輻射ノイズ受信部１００１で受信したノイズをそのまま処理しているが、受信ノイズレベルが非常に低い場合は、増幅器を用いて処理を行っても良い。
【００３１】
他の実施の形態においても同様である。
【００３２】
また、本実施の形態では、１つのクロック信号源に対するノイズキャンセル処理を行ったが、複数のクロック信号源がある場合は、各々の使用クロックを元に、キャンセル信号を送信する処理を行い、順次振幅および位相の調整を行うとしても良い。
【００３３】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における不要輻射ノイズ受信部１００１またはキャンセル信号送信部１００２を示す図である。
【００３４】
図６において、６００１は信号配線パターン、６００２は信号ビア、その他の記号は図２と同じである。
【００３５】
なお、配線パターン２００１の端点の一方はＧＮＤビア２００２（図示せず）でＧＮＤパターン（図示せず）に接続している。
【００３６】
例えば、４層基板においてノイズの影響を受けやすいアナログ信号配線パターン６００１が１層目から４層目に信号ビア６００２を介して層変更している場合、不要輻射ノイズ受信部１００１を配線パターン２００１で２層目に信号ビア６００２を囲むように構成すると、ループ内の信号ビア６００２を流れる電流成分を受信することができる。同様の構成で、キャンセル信号送信部１００２を配線パターン２００１で３層目に構成すると、ループ内の信号ビア６００２にのみ、電磁波を放射することができる。
【００３７】
本発明の実施の形態２におけるノイズキャンセラの動作処理フローは、実施の形態１と同様である。
【００３８】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における発明の概要を示す図である。
【００３９】
図７において、７００１は周波数変換回路、その他の記号は図１と同じである。
【００４０】
また、図８〜１０は、本発明の実施の形態３におけるノイズキャンセラの動作を説明する図である。
【００４１】
図８〜１０を用いて具体的に説明する。
【００４２】
マイコン１００５は、不要輻射ノイズ受信部１００１で受信したノイズＡが入力されると（Ｓ８００１）、記憶部１００３より、前回記憶したノイズＢを参照し（Ｓ８００２）、各々を周波数変換して（Ｓ８００３）、閾値以上のレベルに対し、ノイズ周波数の比較を行い（Ｓ８００４）、レベルの高い順に並び替え（Ｓ８００５）、周波数が一致した回数とともに記憶部１００３に記憶する（Ｓ８００６）。このとき、周波数が一致しているかどうかの判定は、所定の誤差を含んで判定を行う。誤差は、例えば１０ｋＨｚとする。
【００４３】
次に、マイコン１００５は、ノイズＡを記憶部１００３に記憶し（Ｓ８００７）、ノイズ周波数検索を行う期間が終了したかどうかの判定を行う（Ｓ８００８）。
【００４４】
ノイズ周波数検索期間が終了していない場合は、Ｓ８００１の処理に戻り、期間が終了している場合は、ノイズ周波数を決定する（Ｓ８００９）。
【００４５】
次に、マイコン１００５は、決定した周波数に合わせてクロック信号源１００９からのクロック信号に、位相調整回路１００７において位相を調整し、出力信号Ｅを生成する（Ｓ８０１０）。
【００４６】
次に、マイコン１００５は出力信号Ｅを記憶部１００３に記憶し（Ｓ８０１１）、キャンセル信号送信部１００２から、出力信号Ｅを送信する（Ｓ８０１２）。
【００４７】
マイコン１００５は、不要輻射ノイズ受信部１００１でクロック信号源１００９から放射される不要輻射ノイズと、キャンセル信号送信部１００２から放射されるキャンセル信号との合成された電磁波を受信したノイズＡが入力されると（Ｓ８０１３）、記憶部１００３より、前回記憶したノイズＢを参照し（Ｓ８０１４）、ノイズＢからノイズＡを引いた差分Ｃを求める（Ｓ８０１５）。
【００４８】
次に、マイコン１００５は、記憶部１００３より前回のキャンセル信号Ｄを参照し（Ｓ８０１６）、ノイズＡを記憶部１００３に記憶する（Ｓ８０１７）。
【００４９】
次に、マイコン１００５は、差分Ｃの絶対値と所定の閾値Ｔとの比較を行い（Ｓ８０１８）、差分Ｃの絶対値が閾値Ｔより小さい場合には、キャンセル信号Ｄを出力信号Ｅに設定する（Ｓ８０１９）。
【００５０】
差分Ｃの絶対値が閾値Ｔより大きい場合には、振幅調整回路１００６において、キャンセル信号Ｄに差分Ｃの反転信号を加算し（Ｓ８０２０）、位相調整回路１００７において、クロック信号源１００９からのクロック信号に合わせて位相を調整し、出力信号Ｅを生成する（Ｓ８０２１）。
【００５１】
次に、マイコン１００５は出力信号Ｅを記憶部１００３に記憶し（Ｓ８０２２）、キャンセル信号送信部１００２から、出力信号Ｅを送信する（Ｓ８０２３）。
【００５２】
不要輻射ノイズ受信部１００１は、クロック信号源１００９から放射される不要輻射ノイズと、キャンセル信号送信部１００２から放射されるキャンセル信号との合成された電磁波を受信し、上記処理を繰り返す。
【００５３】
なお、本実施の形態では、ノイズ周波数を決定した後は、振幅・位相調整のみを行うとしたが、時間の経過とともに素子の温度特性が変化し、周波数が変動する場合もあるため、所定の時間経過後、再びノイズ周波数検索処理を行うようにしても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、受信した不要輻射ノイズの基づいたキャンセル信号を電磁波として送信することにより、周期的ノイズをキャンセルすることが可能である。
【００５５】
また、ノイズの影響を受けやすい配線パターンを取り囲むように、ノイズ受信部およびキャンセル信号送信部を構成することにより、他の回路への影響を下げつつ、周期的ノイズをキャンセルすることが可能である。
【００５６】
また、所定の時間はノイズ周波数成分の検出のみを行って、キャンセル信号の発生周波数を決定し、キャンセル信号を送信することにより、複数のクロック信号源がある場合に、不要な処理を省略しつつ、周期的ノイズをキャンセルすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における発明の概要を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における不要輻射ノイズ受信部１００１またはキャンセル信号送信部１００２を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における動作説明図
【図４】本発明のノイズキャンセラにおけるノイズを打ち消す様子を表す図
【図５】本発明のノイズキャンセラにおけるノイズを打ち消す様子を表す図
【図６】本発明の実施の形態２における不要輻射ノイズ受信部１００１またはキャンセル信号送信部１００２を示す図
【図７】本発明の実施の形態３における発明の概要を示す図
【図８】本発明の実施の形態３における動作説明図
【図９】本発明の実施の形態３における動作説明図
【図１０】本発明の実施の形態３における動作説明図
【図１１】本発明の実施の形態１における不要輻射ノイズ受信部１００１またはキャンセル信号送信部１００２の別の形態を示す図
【符号の説明】
１００１  不要輻射ノイズ受信部
１００２  キャンセル信号送信部
１００３  記憶部
１００４  キャンセル信号生成部
１００５  マイコン
１００６  振幅調整回路
１００７  位相調整回路
１００８  アナログ回路
１００９  クッロク信号源
２００１  配線パターン
２００２  ＧＮＤビア
２００３  シールドパターン
６００１  信号配線パターン
６００２  信号ビア
７００１  周波数変換回路
【図１】
2005027004.tif 000003
【図２】
2005027004.tif 000004
【図３】
2005027004.tif 000005
【図４】
2005027004.tif 000006
【図５】
2005027004.tif 000007
【図６】
2005027004.tif 000008
【図７】
2005027004.tif 000009
【図８】
2005027004.tif 000010
【図９】
2005027004.tif 000011
【図１０】
2005027004.tif 000012
【図１１】
2005027004.tif 000013