(57)【要約】データ処理回路は、ドライバと受信機との間の４つの信号導線と、相互に導通する第１及び第２のシールドの平面とを有する。第１及び第２信号導線は、前記第１及び第２の平面間に、列状に、対称的な積重ねを形成する。第３及び第４信号導線は、前記第１及び第２の平面間のほぼ中間であって、前記積重ねの相互に反対の側に配置されている。前記第１、第２、第３及び第４信号導線は、該第１、第２、第３及び第４信号導線の個々の１つと前記第１及び第２の平面との間の、伝送ラインの各伝送ラインインピーダンスがほぼ相互に等しいような各幅を、有している。
2006516860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ処理回路であって、
−  ４つの信号の出力を有するドライバと、
−  ４つの入力を有する受信機と、
−  それぞれが、前記入力及び前記出力の対応するものの間に接続されている、第１、第２、第３及び第４信号導線と、
−  相互に結合されている、第１及び第２の導電性のシールドの平面と、
を有するデータ処理回路であって、前記第１及び第２信号導線は、前記第１及び第２の平面間に、列状に、対称的な積重ねを形成し、前記第３及び第４信号導線は、前記積重ねの相互に反対の側において、前記第１及び第２の平面間のほぼ中間に配されており、前記第１、第２、第３及び第４信号導線の個々の１つと、前記第１及び第２の平面との間の伝送ラインの各々の伝送ラインインピーダンスが、ほぼ相互に等しいような各々の幅を、前記第１、第２、第３及び第４信号導線が有している、データ処理回路。
【請求項２】
前記第１及び第２信号導線間であって、前記第１及び第２の平面の中間に位置されているシールド導線を有する、請求項１に記載のデータ処理回路。
【請求項３】
前記シールド導線が、前記信号導線の第１のもの及び第２のものよりも、前記第１及び第２の平面に平行な方向であって、伝搬の方向に垂直な方向に、更に、延在している、請求項２に記載のデータ処理装置。
【請求項４】
前記積重ね内の前記第１及び第２信号導線間の第１距離と、前記第３及び第４信号導線間の第２距離と、前記第１、第２、第３及び第４信号導線の前記幅とが、前記第１及び第２信号導線間の第１結合強度と、前記第３及び第４信号導線間の第２結合強度と、前記第３又は第４信号導線と前記第１又は第２信号導線との間の第３結合強度とが、ほぼ等しいように、選択されている、請求項１に記載のデータ処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４つの信号導線によって接続されているドライバと受信機とを有するデータ処理回路であって、これらにおいて連続的な信号が通信されており、この結果、前記信号導線を通過する電流の総和は、時間の関数としてほぼ一定である、データ処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アース線に結合されている単一の信号導線が、デジタル信号を通信するのに使用されている。代替的なものとして、異なる信号法であって、対称的な対の信号導線を使用する信号法が使用され、データの値が信号導線を通過する電流間の差によって表されるように、駆動されている。この場合、前記電流の総和は、一定に保持されることができ、回路のノイズ性能が改善される。複数ビットを並列に通信するのを支援するように、複数の前記対称的な対の信号導線が使用されることができる。
【０００３】
米国特許第6,359,931号明細書は、より高度な装置であって、Ｎ＞２個の信号導線をシンボルの通信に使用し、全てのＮ（Ｎ−１）／２個のとり得る組み合わせの２つの信号導線間の電流差を、信号をエンコードするのに使用している装置を記載している。受信機内で、信号導線は、対を形成するもう１つの信号導線と共に、単一の比較器に接続されているだけでなく、むしろ、各信号導線は、Ｎ−１個の残りの信号比較器のそれぞれと、対応して組み合わされて、Ｎ―１個の比較器の入力に接続されている。相互に異なる信号の電流は、Ｎ個の導線の対応するものに供給される。種々のシンボルは、どの所定の組の電流が、どの導線に供給されるかを制御することにより、エンコードされる。前記受信機内の前記比較器は、Ｎ（Ｎ−１）／２個の組み合わせの２つの導線ごとにおいて、どの導線が、最も電流を運んでいるかを検出し、前記シンボルは、この検出の結果からデコードされる。この技術によれば、所与の数Ｎ個の導線によって、同様の数Ｎ個の導線が、Ｎ／２個の異なる信号（２のＮ乗）を伝送するのに使用される場合よりも、高い伝送容量（Ｎ能力）が、実現されることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のようなシステムにおいて、前記導線の配置の対称性は、信号の歪みが信号のエラーを生じるのを防止するように、特別に重要であると見なされている。導線間の信号の交換（exchange）は、様々な結合及び信号遅延を生じ、検出が損なわれる。より高い対称性は、環境に対する電磁干渉（ＥＭＩ）を低下させる。前記導線が、Ｎ／２個の対としてまとめられている場合、対になっている前記導線間の相互の対称性のみが、前記対の導線に供給される信号のやり取り（interchange）が、異なる信号の伝搬を生じない程度に、この点において、関連している。しかし、全てのＮ（Ｎ−１）個のとり得る対が検出に使用されている場合、導線間の相互作用の特性は、いかなる２つの導線上の前記信号がやり取りされる場合にも、変化しないものであることが望ましい。これは、Ｎ／２個の対の場合よりも、非常に高い対称性を要求する。
【０００５】
米国特許第6,359,931号明細書は、最適な対称性を実現するように、導線の様々な配置を記載している。３及び４個の導線に対する配置が、与えられている。しかしながら、前記４個の導線の配置は、全ての対に対してではなく、特定の対における信号のやり取りに対する対称性を有するのみである。
【０００６】
特に、本発明の目的は、冒頭に記載した種類の回路であって、前記導線からの信号の交換の下での、高い対称性の信号の伝送特性を有する回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による回路は、添付されている請求項１に記載されている。本発明によれば、４つの信号導線は、２つの信号導線が２つのシールド平面間で積重ね状に配置されており、２つの他の信号導線が、前記積重ねの相互に反対の側であって、それぞれ前記シールド平面の間の中間に配置されている空間配置に、位置される。それぞれ個々の信号導線の幅は、該個々の信号導線が、本質的に、該個々の導線と前記シールド平面とによって形成される伝送ライン内で、ほぼ同じ伝送インピーダンスを有するように、設定される。一般的に、前記シールド平面間の導線の伝送インピーダンスは、該導線の幅と、前記シールド平面までの距離とに依存する。従って、前記シールド平面からの様々な距離における導線は、これらが前記シールド平面の１つに近づくほど、これらの幅が徐々に減少されているならば、同じ伝送インピーダンスを有する。結果として、逆説的に、本発明は、信号導線上の信号のやり取りに対する高い対称性をもたらすように、様々な幅の導線を使用する。
【０００８】
好ましくは、前記信号導線は、形状がほぼ長方形であって、前記幅は、前記シールド平面に平行な方向に設定される。長方形の信号導線の配置は、生産しやすい。
【０００９】
実施例において、シールド導線は、前記シールド平面間の中間の前記積重ね内に含まれている。従って、前記信号導線間における直接的な相互の場の結合は、異なる対の信号導線間の相互の結合が、密接（ほぼゼロ）である結果により、弱められる。
【００１０】
他の実施例において、前記積重ねと、前記積重ねの反対の側における信号導線との間の距離は、前記導線間の相互の結合が、ほぼ等しいように、設定される。前記積重ねの反対の側における信号導線を、前記積重ねの近くに移動することにより、これらの信号導線間の結合は、強められる。従って、前記積重ねに対する距離は、結合の対称性を制御するのに使用されることができる。好ましくは、前記積重ね内の前記信号導線の相互の距離も、これらの相互の結合が、前記積重ねの反対の側における信号導線間の相互の結合と等しいように、適応化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明による回路のこれら及び他の目的及び有利な見地は、添付図面を使用して、詳細に記載されるであろう。
【００１２】
図１は、データ通信接続を有する回路を示している。当該回路は、４つの信号導線１４ａ−ｄを介して結合されているドライバ１０と受信機１６とを含んでいる。ドライバ１０は、４つの電流ソース１２ａ−ｄから給電されており、信号入力１１を有する。受信機１６は、信号導線１４ａ−ｄと、信号導線１４ａ−ｄを介して電流を送信する４つの感知回路１６０ａ−ｄとにおけるインピーダンス１６２ａ−ｄを含んでおり、電圧は、インピーダンス１６２ａ−ｄによって降下する。デコーダ１６４は、前記感知回路の出力に結合されている。前記デコーダの出力は、受信機１６の出力である。ドライバ１０の入力１１と、受信機１６の出力１６６とは、対応する信号導線１４ａ−ｄを介して伝送される信号を生じる及び使用する機能的な他の回路（図示略）に結合されることができる。
【００１３】
動作中、ドライバ１０は、電流ソース１２ａ−ｄから信号導線１４ａ−ｄに電流を供給する。ドライバ１０は、基本的に、スイッチマトリックスの機能を実施し、該スイッチマトリックスは、入力１１に供給される入力信号の制御の下で、電流ソース１２ａ−ｄのどの組み合わせが、どの信号導線１４ａ−ｄに接続されるかを決定する。従って、例えば、電流ソース１２ａ−ｄによって供給される前記電流が、全てＩに等しい場合、（Ｉ，Ｉ，−Ｉ，−Ｉ），（２Ｉ，０，−Ｉ，−Ｉ）等及びこれらの順列のような、電流の組み合わせが、信号導線に供給されることができる（括弧内の電流は、特定の組み合わせにおける信号導線１４ａ−ｄの対応するものへの電流を示している）。
【００１４】
受信機１６は、様々な信号導線を介する電流を感知し、感知された該電流を、デコーダ１６４に信号で伝え、該デコーダは、入力信号を復元し、復元された信号を出力１６６に供給する。
【００１５】
示された前記回路において、前記信号導線を介する電流の実質的な総和は、いつもゼロである。結果として、アースに対する共通インピーダンスが、信号導線のコモンポイント１６８に接続される必要はない（不正確さに対処するように、高インピーダンスブリーダ抵抗が含まれることができる）。しかしながら、重要な点は、前記電流の実質的な総和は、一定であることである。このことは、データシンボルを、高いレートで、信号導線１４ａ−ｄを越えて通信することができるようにする。前記総和がゼロでない場合、インピーダンスは、前記コモンポイントに接続されることができる。
【００１６】
信号導線１４ａ−ｄは、比較的に長くあることができる。著しい信号の歪みが生じないことを保証するように、信号導線１４ａ−ｄを越える反射がほととんど又は全くなく、クロス結合がほとんど若しくは全くないこと、又は、少なくとも前記クロス結合は、いかなる２つの信号導線の電流のやり取りも、伝送特性に、著しい影響は及ぼさないという意味において対称であることが望ましい。
【００１７】
図２は、ドライバ１０から受信機１６までの伝搬の方向に垂直な平面における、信号導線１４ａ−ｄの断面図を示している。信号導線１４ａ−ｄは、導電性シールド平面２０、２２間に含まれており、導電性シールド平面２０、２２は、図２に示されている断面図の面に垂直な方向において、ドライバ１０から受信機１６までの距離のほとんど又は全てに沿って、互いに対して及び信号導線１４ａ−ｄに対して、平行に延在している。シールド平面２０、２２は、少なくとも信号導線１４ａ−ｄ上で使用される周波数領域内の信号に対して、互いに電気的に接続されている。これは、例えば、両方のシールド平面２０、２２を、アース又は電力供給接続Ｖｄｄ又はＶｓｓに接続することによって、実現されることができる。信号導線１４ａ−ｄを含むシールド平面２０，２２間の空間の領域は、信号導線１４ａ−ｄを囲む非導電性の媒体を含んでいる。前記媒体は、プリント回路板に使用されている慣例的な材料であり得る。前記媒体は、好ましくは、平面２０，２２間で均質であり、又は平面２０，２２に平行な層状になっている。
【００１８】
２つの信号導線１４ｂ、ｃは、平面２０，２２間の垂直な列状に、対称的に積重ねられている。他の２つの信号導線１４ａ，ｄは、前記平面間の中間であって、信号導線１４ｂ、ｃの前記積重ねの相互に反対の側において対称的に、設けられている。前記積重ね内の、信号導線１４ｂ、ｃの幅Ｗ２は、前記積重ねの相互に反対の側における導線１４ａ，ｄの幅Ｗ１よりも小さい。これらの幅は、信号導線１４ａ−ｄの全ての伝送ラインのインピーダンスが全てほぼ等しくなるように、選択されている。同様に、これらの幅は、１４ａ−ｄから選択された２つの導線の対の各組み合わせの伝送ラインのインピーダンスが、ほぼ等しくなるように選択されている。
【００１９】
信号導線１４ａ−ｄのそれぞれは、シールド平面２０，２２と組み合わされて、伝送ラインを形成する。信号導線１４ａ−ｄによって形成されている前記伝送ラインの伝送インピーダンスは、信号導線１４ａ−ｄと前記シールド平面２０，２２との間の距離、及び信号導線１４ａ−ｄの幅Ｗ１、Ｗ２に依存する。所与の距離に対して、幅Ｗ１，Ｗ２が増加するほど、前記伝送インピーダンスは減少し、所与の幅Ｗ１、Ｗ２に対して、最も近いシールド平面２０、２２までの距離が減少するほど、前記伝送インピーダンスは、減少する。結果として、同じ伝送インピーダンスは、前記シールド平面に近い信号導線１４ｂ、ｃと、シールド平面２０、２２から長い距離におけるほど幅が広い信号導線１４ａ，ｄとにより、実現されることができる。これは、各信号導線１４ａ−ｄが、シールド平面２０、２２に対して同じ伝送ラインインピーダンスを有するように、幅Ｗ１及びＷ２を選択することにより、図２の配置で使用される。
【００２０】
必要とされる幅Ｗ１又はＷ２は、例えば、前記インピーダンスを個々に測定し、前記インピーダンスの整合が実現されるまで、１対の信号導線１４ａ−ｄの幅を増加する又は減少することにより、実験的に決定されることができる。信号導線１４ａ−ｄの前記インピーダンスは、自身の幅に対して連続的に減少する関数であり、従って、インピーダンスの差を減少するように、いずれかの幅が、どの方向に変更されるべきかは、常に明らかである。代替的には、前記インピーダンスは、マクスウェル方程式を解く既知のコンピュータプログラムを使用して、計算されることができる。一般的に、前記インピーダンスは、様々な信号導線１４ａ−ｄの相対的な位置、平面２０，２２間の距離、及び前記信号導線を囲んでいる前記媒体に使用されている材料にも依存する。このため、必要とされる前記幅は、信号導線１４ａ−ｄの配置のそれぞれ異なる設計に対して、別々に決定するのが望ましい。
【００２１】
好ましくは、前記信号導線１４ａ−ｄ間の距離は、信号導線１４ａ−ｄの各対の間に、等しい結合強度を提供するように、選択される。原則的に、３つの異なる関連する結合強度があり、これらは、前記積重ね内の信号導線１４ｂ、ｃ間の第１結合強度、前記積重ねの反対の側における信号導線１４ａ、ｄ間の第２結合強度、及び前記積重ねの前記側における信号導線１４ａと前記積重ね内の信号導線１４ｂとの間の第３結合強度である。設定されることができる構造の３つのパラメータがあり、これらは、前記積重ね内の信号導線１４ｂ，ｃ間の距離、前記積重ねの反対の側における信号導線１４ａ，ｄ間の距離、及び幅Ｗ１、Ｗ２であって、これらは、全ての信号導線１４ａ−ｄの前記伝送ラインのインピーダンスが、同じ仕方で変化する限り、変化されることができる。結果として、これらの距離及び幅は、全ての結合強度がほぼ等しくなるように設定されることができる。互いに対する前記結合強度を調整するための他のパラメータとして、平面２０，２２間の距離が、変化されることができる。
【００２２】
信号導線１４ａ−ｄは、縮尺で描かれているのではない。しかしながら、示されているように、信号導線１４ａ−ｄは、好ましくは形状が長方形であって、全てが同じ高さを有する。
【００２３】
必要とされる距離及びインピーダンスは、インピーダンス及びクロス結合強度を測定し、前記距離を調整することにより、実験的に決定されることができ、前記クロス結合強度及び前記インピーダンスが等しいとが分かるまで、該距離を徐々に増大させる又は減少させることにより、発見されることができる。一般的に、各クロス結合強度は、関連する前記信号導線１４ａ−ｄ間の距離が減少されるほど、連続的に増加する。従って、この違いを減少するのに必要な距離の変化の方向は、容易に決定されることができる。一般的に、前記クロス結合強度は、様々な信号導線１４ａ−ｄの相対的な位置、平面２０、２２間の距離、及び前記信号導線を囲んでいる前記媒体に使用されている材料にも依存する。これにより、必要とされる距離及び幅は、信号導線各１４ａ−ｄの配置のそれぞれ異なる設計に対して、別々に決定されるのが望ましい。
【００２４】
図３は、信号導線１４ａ−ｄの配列の断面図を示している。図２と比較すると、シールド導線３０が付加されており、該シールド導線３０は、信号導線１４ｂ、ｃの積重ね内であって、前記平面２０，２２間の中間に位置されている。シールド導線３０は、少なくとも信号導線１４ａ−ｄ上の信号の周波数領域内の信号に対して、電気的にシールド平面に接続されている。シールド導線３０は、信号導線１４ａ−ｄ間の結合強度を減少する働きをする。好ましくは、シールド導線３０は、前記積重ね内の信号導線１４ｃ、ｄよりも幅が広い。一方では、シールド平面２０、２２とシールド導線３０とによって、他方では、信号導線１４ａ−ｄの対応するものよって、形成されている伝送ラインのほぼ等しい伝送インピーダンスが、実現されるように、信号導線１４ａ−ｄの幅が、選択される。
【００２５】
図２及び３に示されている導線に加えて、追加の導線が、追加されることができ、追加の導線とは、例えば、４つの信号導線１４ａ−ｄの配置の反対の側における面２０，２２間の中間におけるシールド導線である。追加の組の４つの信号導線が、更なる信号を並行に伝送するように、並列に追加されることができる。
【００２６】
例えば、プリント回路基板上に、一方の集積回路チップ内のドライバ１０を他方の集積回路チップ内の受信機に結合するようにマルチコンポーネントモジュール（ＭＣＭ）の基板上に、又は前記集積回路から前記プリント回路基板への適切な信号の転送用のＢＧＡ  ＩＣのパッケージ内に、設けられることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】データ通信接続を有する回路を示している。
【図２】導線の配置の断面図を示している。
【図３】導線の配置の更なる断面図を示している。
【図１】
2006516860.tif 000003
【図２】
2006516860.tif 000004
【図３】
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【国際調査報告】
2006516860.tif 000006
2006516860.tif 000007