ノイズ対策技術 / 事例紹介(民生)

USB4におけるノイズ対策-2

5. USB4のノイズ対策方法

USB4通信時のノイズ対策方法としては、

  • ホストとデバイスの差動伝送ラインにコモンモードチョークコイル(CMCC)を搭載する
  • CMCCはIC近傍に配置する
  • 配線からの放射を防ぐぐことを考慮したCMCC配置にする

これらの対応策がポイントとなりノイズ対策に有効となります。
例として、USB4、USB3.1Gen2、PCI Express、DisplayPort通信が可能なホスト機器、デバイス機器の組み合わせにおけるコモンモードチョークコイルの搭載箇所の簡易図を記載しています。

ノイズ対策の例
ノイズ対策の例

ムラタが推奨するコモンモードチョークコイル

6. 放射ノイズ測定

  • PC内部でUSB4の通信が行われた時の動作状態を模擬するために、Thunderbolt 3やDisplayPort、Ethernet、USB通信ができるドッキングステーションとPCを接続して3m遠方の放射ノイズレベルの測定を行いました。
  • ホスト機器・デバイス機器以外からのノイズを除外するために、ホスト機器・デバイス機器以外の機器やそれらとの接続ケーブルにはシールド加工を行いました。
放射ノイズ測定のイメージ画像

7. 放射ノイズ測定結果

測定結果

MHzおよびGHz帯において、規格値を超えるようなノイズは観測されませんでした。
十分にマージンを確保できており、USB4においては、放射エミッションは問題にならない可能性が高いと考えられます。

放射ノイズ測定結果のイメージ画像

8. イントラシステムEMC-DUT(Thunderbolt 3対応add inカード)の概略

次に、イントラシステムEMCの影響を調べるために、USB4の代わりにThunderbolt 3対応add inカードを使ってノイズ評価を行いました。
Add inカードにはThunderbolt 3対応ICのみが搭載されています。

イントラシステムEMC-DUT(Thunderbolt 3対応add inカード)の概略のイメージ画像
  • 構成について

PCI Express信号(8Gbps x4レーン)、DisplayPort信号(5.4Gbps x4レーン)をカード上のThunderbolt3 ICに入力し、Thunderbolt3 ICがThunderbolt3信号(20Gbps x2レーン)を生成し、Type-Cコネクタから出力する構成となっています。

9. イントラシステムEMC-Wi-Fi受信感度への影響の評価

基板配線から放射されるノイズの影響をチェックするために、DUTのみシールドBOXに収納し、近接させたスマートフォンのWi-Fi受信感度の測定を行いました。
USB4の搭載が見込まれるノートPCでは、Wi-Fi用のアンテナの搭載位置がディスプレイからメインボードに変わっていくトレンドとなっており、差動ラインとアンテナの距離が5cm程度に近づくものと予想されます。
そのため、本評価においても、基板配線とスマートフォンは5cm離しています。
(ノートPC内部のアンテナと信号ライン間の距離を模擬しています)

イントラシステムEMC-Wi-Fi受信感度への影響の評価のイメージ画像

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