JP2008028214A - Electrostatic countermeasure circuit - Google Patents
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Description
本発明は、各種電子機器を静電気から保護するために使用される静電気対策回路に関するものである。 The present invention relates to a static electricity countermeasure circuit used for protecting various electronic devices from static electricity.
従来のこの種の静電気対策回路は、図12、図13に示すように、IC1に接続された2本の信号ライン2と、前記2本の信号ライン2とグランド3との間に設けられたバリスタやツェナーダイオード等の静電気対策部品4と、前記2本の信号ライン2に直列接続されたコイル部品5とを備えた構成とし、そして人体と電子機器の端子が接触したときに発生する静電気パルスを静電気対策部品4にバイパスさせることにより、電子機器内部のIC1等の電気回路に印加される静電気を抑制して、この静電気による電気回路の破壊を防止するようにしていた。
A conventional static electricity countermeasure circuit of this type is provided between two signal lines 2 connected to an IC 1 and between the two signal lines 2 and a
図14は、従来の静電気対策回路に8kVの静電気パルスが印加されたときのIC1に印加される電圧波形図である。この図14からも明らかなように、IC1に印加されるピーク電圧は約200Vに低減されるものである。 FIG. 14 is a voltage waveform diagram applied to the IC 1 when an electrostatic pulse of 8 kV is applied to the conventional static electricity countermeasure circuit. As is clear from FIG. 14, the peak voltage applied to the IC 1 is reduced to about 200V.
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
上記した従来の静電気対策回路においては、静電気対策部品4を構成するバリスタやツェナーダイオードの静電容量が大きいため、伝送信号が静電気対策部品4を介してグランド3へ流れてしまい、これにより、伝送インピーダンス(TDR特性)が低下してしまうという課題を有していた。
In the above-described conventional static electricity countermeasure circuit, the capacitance of the varistors and Zener diodes constituting the static electricity prevention component 4 is large, so that the transmission signal flows to the
すなわち、伝送信号の高速化が進み、伝送レートがギガビットレベルまで高速化してくると輻射ノイズの発生や信号波形の変形によって信号が正確に伝わらないなどの課題が大きくなっている。この課題解決には、伝送信号の反射や損失をより厳しく抑制する必要が重要になっている。 That is, as the transmission signal speeds up and the transmission rate is increased to the gigabit level, problems such as the generation of radiation noise and the signal waveform not being accurately transmitted due to the deformation of the signal waveform are increasing. In order to solve this problem, it is important to more strictly suppress reflection and loss of transmission signals.
特に伝送ラインの設計においては、上記伝送信号の反射や損失を抑制するために伝送ラインのインピーダンスを入出力の回路やICのインピーダンスと整合させる必要があり、一般的に伝送ラインのインピーダンスを、シングルエンド回路では50Ω、差動伝送回路では100Ωにしている。 Particularly in the design of transmission lines, it is necessary to match the impedance of the transmission line with the impedance of the input / output circuit and IC in order to suppress the reflection and loss of the transmission signal. The end circuit is 50Ω, and the differential transmission circuit is 100Ω.
例えば、DVIなどの高速差動伝送ラインは伝送インピーダンスを100±15Ωにする規格があり、この規格を外れた伝送インピーダンスの伝送ラインはデータ伝送ができなくなるおそれがある。 For example, a high-speed differential transmission line such as DVI has a standard with a transmission impedance of 100 ± 15 Ω, and a transmission line with a transmission impedance outside this standard may not be able to transmit data.
図15は従来の静電気対策回路における伝送インピーダンスを示したもので、この図15からも明らかなように、伝送インピーダンスは規格を外れているため、データ伝送ができなくなっていた。 FIG. 15 shows the transmission impedance in a conventional static electricity countermeasure circuit. As is clear from FIG. 15, the transmission impedance is out of the standard, and data transmission cannot be performed.
本発明は上記従来の課題を解決するもので、伝送インピーダンスが低下するのを抑制することができる静電気対策回路を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an anti-static circuit capable of suppressing a reduction in transmission impedance.
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、一端部とICに接続された他端部とを有する信号ラインと、この信号ラインとグランドとの間に接続された静電気対策部品と、前記信号ラインと直列接続されたコイル部品とを備え、前記静電気対策部品の静電容量を0.3pF以下としたもので、この構成によれば、静電気対策部品の静電容量が小さいため、伝送信号が静電気対策部品を介してグランドへ流れるということはなく、これにより、伝送インピーダンスが低下するのを抑制することができるという作用効果が得られるものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a signal line having one end and the other end connected to the IC, an anti-static component connected between the signal line and the ground, and the signal line. And a coil component connected in series, and the electrostatic countermeasure component has a capacitance of 0.3 pF or less. According to this configuration, since the electrostatic countermeasure component has a small capacitance, the transmission signal is static It does not flow to the ground via the countermeasure component, and this provides an effect that the transmission impedance can be suppressed from decreasing.
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、静電気対策部品をコイル部品よりも信号ラインの一端部側に設けたもので、この構成によれば、信号ラインの一端部からICに向って侵入した静電気パルスを静電気対策部品により除去することができるとともに、除去できなかった静電気パルスは後のコイル部品がローパスフィルタとして機能して除去するため、これらにより、ICに印加される静電気をより多く抑制できるという作用効果が得られるものである。 The invention according to claim 2 of the present invention is particularly one in which the anti-static component is provided on one end side of the signal line with respect to the coil component. According to this configuration, from the one end portion of the signal line toward the IC, The intruding electrostatic pulse can be removed by anti-static components, and the static pulse that could not be removed is removed by the subsequent coil components functioning as a low-pass filter, so that more static electricity is applied to the IC. The effect of being able to be suppressed is obtained.
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、静電気対策部品を、1つの絶縁層と、この1つの絶縁層の同一面または前記絶縁層の対向する表裏面に設けられた一対の電極と、この一対の電極間に設けられた電圧依存性抵抗材料とにより構成したものであり、この構成によれば、容易に静電気対策部品の静電容量を0.3pF以下にすることができるという作用効果が得られるものである。
The invention according to
以上のように本発明の静電気対策回路は、一端部とICに接続された他端部とを有する信号ラインと、この信号ラインとグランドとの間に接続された静電気対策部品と、前記信号ラインと直列接続されたコイル部品とを備え、前記静電気対策部品の静電容量を0.3pF以下としているため、静電気対策部品の静電容量は小さなものとなり、これにより、伝送信号が静電気対策部品を介してグランドへ流れるということはないため、伝送インピーダンスが低下するのを抑制することができるという優れた効果を奏するものである。 As described above, the antistatic circuit of the present invention includes a signal line having one end and the other end connected to the IC, an antistatic component connected between the signal line and the ground, and the signal line. And the coil component connected in series with each other, and the electrostatic capacitance of the anti-static component is 0.3 pF or less, the electrostatic capacitance of the anti-static component is small. Therefore, it is possible to prevent the transmission impedance from being lowered.
図1は本発明の一実施の形態における静電気対策回路の模式図、図2は同静電気対策回路の等価回路図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of an electrostatic countermeasure circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the electrostatic countermeasure circuit.
図1、図2に示すように、本発明の一実施の形態における静電気対策回路は、一端部11aとIC12に接続された他端部11bとを有する2本の信号ライン11と、この信号ライン11とグランド13との間に接続された静電気対策部品14と、前記信号ライン11と直列接続されたコイル部品15とを備えており、そして前記静電気対策部品14の静電容量を0.3pF以下としたものである。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the electrostatic protection circuit according to one embodiment of the present invention includes two
上記構成において、前記2本の信号ライン11はそれぞれその一端部11aをコネクタ16aを介して他の電気回路(図示せず)と接続し、かつ他端部11bをコネクタ16bを介して前記IC12と接続している。
In the above configuration, each of the two
前記静電気対策部品14は、各信号ライン11とグランド13との間に接続されたESDサプレッサーからなるもので、その静電容量は0.3pF以下となっている。また、この静電気対策部品14は、図3、図4に示すように、1つの絶縁層17と、この1つの絶縁層17の同一面に設けられた一対の電極18a,18bと、この一対の電極18a,18b間に設けられた電圧依存性抵抗材料19とを備えた構造となっている。
The static
なお、前記静電気対策部品14は、バリスタのように複数の絶縁層に設けられた複数対の電極を用いた構造にすれば、静電容量は大きくなるが、上記図3、図4に示すような構造にすることによって、容易に静電容量を0.3pF以下とすることができる。また、前記一対の電極18a,18bは絶縁層17の対向する表裏面に設けるようにしてもよいが、図3、図4に示すような構造にすれば、一対の電極18a,18b間の対向面積を小さくできるため、静電容量をより低減できるものである。
If the
また、前記静電気対策部品14は、一対の電極18a,18bのうち、一方の電極18aを信号ライン11と接続し、かつ他方の電極18bをグランド13と接続している。そしてまた、電圧依存性抵抗材料19は、アルミニウム、ニッケル、銅のうち少なくとも1つを含む金属粉と、シリコン、エポキシ、フェノールのうち少なくとも1つを含む樹脂等からなる材料を使用している。
The static
前記コイル部品15は、各信号ライン11とそれぞれ直列接続されたコモンモードノイズフィルタ、コモンモードチョーク、インダクタ等のインダクタンス要素を有するものである。なお、この場合、コモンモードノイズフィルタを使用すればコモンモードノイズを除去することもできる。また、このコイル部品15の各インダクタンス要素における一対の電極はそれぞれ信号ライン11と接続されている。
The
なお、前記コイル部品15のインピーダンスは、静電気対策部品14の静電容量に応じて選ぶ必要があり、例えば伝送ラインのインピーダンスが50Ωの場合、コイル部品15のインピーダンスは50〜60Ωにすればよい。また、このコイル部品15を設けることによって、伝送インピーダンスを大きくすることができ、これにより、伝送インピーダンス(TDR特性)を規格の範囲内に収めることができる。
The impedance of the
上記した本発明の一実施の形態においては、静電気対策部品14の静電容量を0.3pF以下と小さくしているため、伝送信号が静電気対策部品14を介してグランド13へ流れるということはなく、これにより、伝送インピーダンスが低下するのを抑制することができるという効果が得られるものである。
In the above-described embodiment of the present invention, the electrostatic capacity of the
図5は本発明の一実施の形態における静電気対策回路における伝送インピーダンスを示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing transmission impedance in the static electricity countermeasure circuit according to the embodiment of the present invention.
図5から明らかなように、伝送インピーダンスは低下することなく規格の範囲内に収めることができる。また、これにより、データ伝送ができなくなるというのも防止できる。 As is apparent from FIG. 5, the transmission impedance can be kept within the standard range without decreasing. This also prevents data transmission from being disabled.
また、図6は静電容量と伝送インピーダンスとの関係を示す図で、この図6において、Aは0.1pF、Bは0.3pF、Cは0.5pFの静電容量を有する静電気対策部品14におけるそれぞれの伝送インピーダンスを示している。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between capacitance and transmission impedance. In FIG. 6, A is an anti-static component having a capacitance of 0.1 pF, B of 0.3 pF, and C of 0.5 pF. 14 shows respective transmission impedances.
図6から明らかなように、静電気対策部品14の静電容量を0.3pF以下にすれば、伝送インピーダンスを規格の範囲内に収めることができるものである。
As is apparent from FIG. 6, the transmission impedance can be kept within the standard range by setting the electrostatic capacity of the
そしてまた、本発明の一実施の形態における静電気対策回路においては、図7に示すように、8kVの静電気パルスが印加された場合にIC12に印加されるピーク電圧を大幅に低減できるものである。
Further, in the static electricity countermeasure circuit according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the peak voltage applied to the
なお、図8、図9に示すように、静電気対策部品14をコイル部品15よりも信号ライン11の一端部11a側、すなわち、IC12に向って静電気パルスが侵入してくる前方側に設けるようにすれば、信号ライン11の一端部11aからIC12に向って侵入した静電気パルスを静電気対策部品14により除去することができるとともに、除去できなかった静電気パルスは後のコイル部品15がローパスフィルタとして機能して除去するため、これらにより、IC12に印加される静電気をより多く抑制できるものである。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
図10は図8、図9に示した静電気対策回路において、8kVの静電気パルスが印加されたときのIC12に印加される電圧波形図を示したもので、この図10から明らかなように、IC12に印加されるピーク電圧は約60Vまで大幅に低減される。また、図11に示すように、伝送インピーダンスも規格の範囲内に収めることができる。そしてまた、万一、静電気対策部品14の静電容量により伝送インピーダンスが低下したとしても、静電気対策部品14の後ろにコイル部品15を設けているため、伝送インピーダンスを大きいまま保持することができるものである。
FIG. 10 shows a voltage waveform diagram applied to the
なお、上記本発明の一実施の形態においては、信号ライン11が2本である差動伝送回路について説明したが、1本のシングルエンド回路においても上記本発明の一実施の形態と同様の効果が得られるものである。
In the above-described embodiment of the present invention, the differential transmission circuit having two
本発明に係る静電気対策回路は、伝送インピーダンスの低下を抑制できるという効果を有するものであり、各種電子機器を静電気から保護するために使用される静電気対策回路等において有用となるものである。 The anti-static circuit according to the present invention has an effect of suppressing a decrease in transmission impedance, and is useful in an anti-static circuit used for protecting various electronic devices from static electricity.
11 信号ライン
11a 信号ラインの一端部
11b 信号ラインの他端部
12 IC
13 グランド
14 静電気対策部品
15 コイル部品
17 絶縁層
18a,18b 一対の電極
19 電圧依存性抵抗材料
11
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