“GHz帯の多重反射波と放射性ノイズ
を強力に吸収除去”

差動信号バランサー/コモンモードノイズアブソーバー
CDLDタイプ-Rサフィックス
多重反射リムーバー CDLDタイプ-Eサフィックス


特長

・遅延線を応用した新原理の非磁性体コモンモードフィルタ,4G〜28Gbpsの高速伝送に対応

・受動CTLE(連続時間リニアイコライザ)内蔵型により多重反射を除去して閉じたアイパターンを回復技術資料1参照

・コモンモードノイズを吸収除去して放射性ノイズを未然に防止(技術資料2参照

・差動信号の相間スキューや立上り/立下りの不均一を自動調整して差動バランスを改善(技術資料3参照


[アプリケーション例]

・半導体テスト装置(Gbpsオーダー)などでコモンモードノイズの反射が問題となる場合(技術資料4参照)

・光伝送装置の電気−光変換ボードや高速ネットワーク機器などのEMI対策、アイパターン改善


本製品は、LTCCを用いた2012サイズ積層セラミックチップ型でRoHS対応品です。各品番のSPICEモデル、Sパラメータ(Touchstone format)が提供可能です。


LTCC製品の取り扱い上の注意事項

10Gbpsの多重反射除去例(技術資料1参照)

差動間のストレー容量が
バランスしている場合
差動間のストレー容量が
アンバランスな場合
スルー
(レシーバIC内のCTLE 併用)
CDLD06E
市販の10Gbps対応
パッシブCTLE
市販の10Gbps対応コモンモードチョークコイル
(レシーバIC内のCTLE 併用)
6dBアッテネータ
(レシーバIC内のCTLE 併用)
[横軸:20ps/div、縦軸:100mV/div]


仕様(暫定)

入出力特性インピーダンス :差動100Ω±10%(シングルエンドでの使用は不可)
相間スキュー自動調整時間 :1/4Pw(Pwは1ユニットインターバルのパルス幅で200ps以下の条件)
波形歪 :オーバーシュート/プリシュート ±20%未満
絶縁抵抗 :DC50V、100MΩ以上
耐圧 :DC50V、1分間
定格電流 :100mA
定格電圧 :5V
使用温度範囲 :−40℃〜+85℃
保存温度範囲 :−40℃〜+120℃

多重反射リムーバー
品番 対応伝送速度
(1)*
挿入損失(2)*
DC挿入損失
(2)*
立上り時間
(20% - 80%)
遅延時間
CDLD03E (3)* 25G〜28Gbps 2dB Typ.(at 13GHz) 5.5dB Typ. 25ps Typ. 30ps Typ.
CDLD04E (4)* 16Gbps 2.5dB Typ.(at 8GHz) 6dB Typ. 30ps Typ. 40ps Typ.
CDLD06E (3)* 10G〜12.5Gbps 3dB Typ.(at 6GHz) 6dB Typ. 35ps Typ. 60ps Typ.

差動信号バランサー/コモンモードノイズアブソーバー
品番 対応伝送速度 (1)* −3dB通過帯域 (2)*
立上り時間
(20% - 80%)
遅延時間 直流抵抗値
CDLD07R (3)* 16G〜28Gbps DC〜20GHz Typ. 25ps Typ. 70ps Typ. 1.0Ω Max.
CDLD10R 8G〜16Gbps DC〜15GHz Typ. 30ps Typ. 100ps Typ. 1.5Ω Max.
CDLD15R 5G〜12.5Gbps DC〜12GHz Typ. 35ps Typ. 150ps Typ. 1.5Ω Max.
CDLD30R 4G〜8Gbps DC〜7.5GHz Typ. 45ps Typ. 300ps Typ. 2.5Ω Max.
(1)* 推奨ランドパターンを使用した場合。
  1ユニットインターバルの通過波形が正弦波状になる場合を含む(技術資料7参照)。
(2)* 推奨ランドパターンを使用した場合。
(3)* サンプル提供中。
(4)* 開発中。


[ジャンパー部品のご案内]
プリント基板に本製品のパッドを設けた後に本製品の搭載が不要となる場合を想定し、パッド間ジャンパー部品CDLD00Rを用意しております。
CDLD00Rは入出力端子間を最短時間接続した構造で、コモンモードノイズ除去および差動信号バランス改善の機能はありません。
品番 −3dB通過帯域 (5)*
立上り時間
(20% - 80%)
遅延時間 直流抵抗値
CDLD00R DC〜20GHz Min. 25ps Typ. 10ps Typ. 1.0Ω Max.
(5)* 推奨ランドパターンを使用した場合。


外形寸法とピン配列(暫定)

単位:mm(inch)、一般寸法公差:±0.2(0.008)
CDLD00Rについて
Direction markはありません。
(2)−(5)ピン間のGNDは接続されていません。


推奨ランドパターン

単位:mm(inch)、一般寸法公差:±0.1(0.004)

1.専用ランドパターン
層構成例



2.市販のコモンモードチョークコイル(1210サイズ)と共用可能なランドパターン例

10Gbps以下の差動バランス改善・コモンモードノイズ除去であれば安価なコモンモードチョークコイルでも対応可能です。しかしながら、基板作製後に想定していない多重反射が問題となるような場合を考慮して、本製品を実装できるランドパターンをあらかじめ設けておくことを推奨します。以下に、市販の1210サイズのコモンモードチョークコイルと本製品を共用できるランドパターン例を示します。



本製品実装時
1210サイズ製品実装時
上記寸法値の基板条件
 ・厚み:0.2mm
 ・比誘電率:3.1
 
その他の基板条件についてはお問合せ下さい。
0806サイズ用には変換基板を提供予定です。

3.専用ランドパターンと共用ランドパターンの特性比較(CDLD00Rを搭載した場合の電磁界解析)
Sdd21差動通過振幅特性 Sdd11差動反射特性

推奨リフロー半田条件

J-STD-020C Pb-Free 準拠

保管条件はMSL1で、本製品の吸湿管理は不要です。よってリフロー前のベーキングも不要です。

許容回数:2回




適用例

(1) ECL (-2V終端ライン使用)



(2) PECL



(3) LVPECL



(4) LVDS



(5) CML



[*]電源GND・Vccライン等の信号GND電位。
本製品のGND端子は接続してご使用ください(使用上の注意参照


特性例

パルス応答
実測Sパラメータを用いたトランジェント解析
(28Gbps/16Gbpsは、実測データが20GHzまでで帯域不足のため、電磁界解析のSパラメータを使用)
入力擬似ランダム信号の相間スキュー:0ps

CDLD07R
28Gbps 16Gbps
[横軸:10ps/div、縦軸:200mV/div] [横軸:20ps/div、縦軸:200mV/div]

CDLD10R
16Gbps 10Gbps
[横軸:20ps/Div、縦軸:200mV/Div] [横軸:20ps/Div、縦軸:200mV/Div]

CDLD15R
10Gbps 5Gbps
[横軸:20ps/div、縦軸:200mV/div] [横軸:50ps/div、縦軸:200mV/div]

CDLD30R
8Gbps 5Gbps
[横軸:50ps/Div、縦軸:200mV/Div] [横軸:50ps/Div、縦軸:200mV/Div]


周波数特性

CDLD03E(実測)
Sdd21差動通過振幅特性 差動群遅延特性
Scc21コモンモード通過振幅特性 コモンモード電力比

CDLD04E(電磁界解析)
Sdd21差動通過振幅特性 差動群遅延特性
Scc21コモンモード通過振幅特性 コモンモード電力比

CDLD06E(実測)
Sdd21差動通過振幅特性 差動群遅延特性
Scc21コモンモード通過振幅特性 コモンモード電力比

CDLD07R(実測)
Sdd21差動通過振幅特性 差動群遅延特性
Scc21コモンモード通過振幅特性 コモンモード電力比

CDLD10R(実測)
Sdd21差動通過振幅特性 差動群遅延特性
Scc21コモンモード通過振幅特性 コモンモード電力比

CDLD15R(実測)
Sdd21差動通過振幅特性 差動群遅延特性
Scc21コモンモード通過振幅特性 コモンモード電力比

CDLD30R(実測)
Sdd21差動通過振幅特性 差動群遅延特性
Scc21コモンモード通過振幅特性 コモンモード電力比

技術資料1、アイパターン改善/多重反射除去例

10Gbpsを超える伝送速度においては、ICのESD保護ダイオードやパッドなどの容量性負荷によって多重反射が発生し、アイパターンを劣化させる場合があります。また、意図しない容量性負荷のアンバランスが発生する場合も考えられます。そのような各種の容量性負荷が接続された場合の差動アイパターンを下図の回路を用いて示します。
CDLDタイプは容量性負荷の条件にかかわず、多重反射を除去して安定したアイパターンの改善が可能です。

(*) ESD保護ダイオード容量などを考慮したもの

10Gbps疑似ランダム信号
容量性負荷,バランス
C1/C2/C3/C4:1.5pF
容量性負荷,アンバランス
C1/C4:2pF、C2/C3:1pF
スルー
(レシーバIC内のCTLE 併用)
CDLD06E(1)*
市販の10Gbps対応
パッシブCTLE(1)*
市販の10Gbps対応コモンモードチョークコイル(1)*
(レシーバIC内のCTLE 併用)
6dBアッテネータ(2)*
(レシーバIC内のCTLE 併用)
[横軸:20ps/div、縦軸:100mV/div]
(1)* 実測Sパラメータ。
(2)* 電磁界解析のSパラメータ。

技術資料2、コモンモードノイズ除去例

10Gbpsを超える伝送速度においては、わずかなスキューでコモンモードノイズが発生します。そのような場合のコモンモードノイズ波形を下図の回路を用いて示します。
CDLDタイプをICの直後に挿入することで、GHz帯のコモンモードノイズを除去し、放射ノイズを未然に防ぐことが可能です。


(*) ESD保護ダイオード容量などを考慮したもの

(A) 28Gbps擬似ランダム信号、スキュー:10ps、CL:0.5pF、伝送路:30mm
スルー CDLD03E (1)* CDLD07R(1)*
ノイズ振幅[横軸:500ps/div、縦軸:500mV/div]
スペクトル[横軸:2GHz/div、縦軸:10mV/div]

(B) 16Gbps擬似ランダム信号、スキュー:20ps、CL:1.0pF、伝送路:100mm
スルー CDLD04E (2)* CDLD10R(1)*
ノイズ振幅[横軸:500ps/div、縦軸:500mV/div]
スペクトル[横軸:2GHz/div、縦軸:10mV/div]

(C) 10Gbps擬似ランダム信号、スキュー:25ps、CL:1.5pF、伝送路:100mm
スルー CDLD06E (1)* CDLD10R(1)*
ノイズ振幅[横軸:500ps/div、縦軸:500mV/div]
スペクトル[横軸:2GHz/div、縦軸:10mV/div]

(1)* 実測Sパラメータ。
(2)* 電磁界解析のSパラメータ。


技術資料3、差動信号バランス改善例

スキューやコネクタでのGND不連続によって、レシーバでの波形は劣化します。そのような場合の差動信号の正相/負相波形を下図の回路を用いて示します。
受動CTLE内蔵品のCDLD タイプを使用することで、スキューの解消、相間のバランスを改善するとともに、振幅差も解消することが可能です。

(*) ESD保護ダイオード容量などを考慮したもの

(A)25Gbps擬似ランダム信号、スキュー:10ps、CL:0.5pF、伝送路:30mm
スルー CDLD03E (1)*
[横軸:100ps/div、縦軸:500mV/div]

(B) 16Gbps擬似ランダム信号、スキュー:15ps、CL:1.0pF、伝送路:100mm
スルー CDLD04E (2)*
[横軸:200ps/div、縦軸:500mV/div]

(C)10Gbps擬似ランダム信号、スキュー:25ps、CL:1.5pF、伝送路:100mm
スルー CDLD06E (1)*
[横軸:200ps/div、縦軸:500mV/div]
(1)* 実測Sパラメータ。
(2)* 電磁界解析のSパラメータ。


技術資料4、入力側へ反射するコモンモードノイズの比較例

10Gbps以下の伝送速度であれば、コモンモード・チョークコイルが市販されておりますが、コモンモード・チョークコイルは、遮断したコモンモードノイズの反射量が大きく、入力波形にスパイク状の反射コモンモードノイズが重畳されてしまいます。コンパレータで入出力波形を比較する場合等では、これらのノイズ重畳は大きな障害となり得ます。そのような場合の入力側の正相/負相波形を下図の回路を用いて示します。
CDLDタイプは、GHz帯のコモンモードノイズを吸収除去する能力が高く、入力波形への反射コモンモードノイズの重畳を防ぎます。


(A) 10Gbps擬似ランダム信号、スキュー:20ps
コモンモードチョークコイル (1)* CDLD10R (2)*
[横軸:200ps/div、縦軸:500mV/div]

(B) 5Gbps擬似ランダム信号、スキュー:30ps
コモンモードチョークコイル (1)* CDLD30R (2)*
[横軸:500ps/div、縦軸:500mV/div]

(C) 2.5Gbps擬似ランダム信号 (3)*、スキュー:50ps
コモンモードチョークコイル (1)* CDLD30R (2)*
[横軸:1ns/div、縦軸:500mV/div]

(1)* 回路シミュレータ上で作成した等価回路です。
(2)* 実測Sパラメータ。
(3)* CDLD30Rの対応伝送速度は4G〜8Gbpsですが、反射コモンモードノイズ防止の目的にご使用の場合、ノイズの周波数成分によってはより低い伝送速度でも効果を発揮します。


技術資料5、ステップ応答でのスキュー改善例

TDRサンプリングオシロスコープを用いて、下図の等価回路で示すような測定系を構成し測定した、正相/負相(In(+)/In(-)/Out(+)/Out(-))、出力コモンモードノイズ(Comm)および出力差動信号(Diff)のステップ応答波形を示します。遅延時間を持つCDLDタイプは、ノイズ発生位置から出力波形を遅延することにより、立上り/立下り部のエッジの段差を回避します。
信号源の相間スキュー:60ps

(A) CDLD00R(ジャンパー)  (エッジ部拡大)
[横軸:500ps/Div] [横軸:100ps/Div]
In/Out/Comm[縦軸:100mV/Div]、Diff[縦軸:200mV/Div]

(B) CDLD30R (エッジ部拡大)
[横軸:500ps/Div] [横軸:100ps/Div]
In/Out/Comm[縦軸:100mV/Div]、Diff[縦軸:200mV/Div]

(C) 市販のコモンモードチョークコイル  (エッジ部拡大)
[横軸:500ps/Div] [横軸:100ps/Div]
In/Out/Comm[縦軸:100mV/Div]、Diff[縦軸:200mV/Div]


技術資料6、コモンモードインピーダンスの周波数特性

CDLDタイプと理想のコモンモード・チョークコイル(以下、理想CMC)について、コモンモードインピーダンスの周波数特性を回路シミュレータによって算出し、その違いを検証します。
理想CMCは−3dB通過帯域をできる限り広帯域化したもので、その等価回路と主要特性を図1に示します。
−3dB通過帯域:16.6GHz
図1 理想CMCの等価回路と主要特性
次に、コモンモードインピーダンスの算出方法を以下に示します。

一般的なコモンモード・チョークコイルは、コモンモードノイズに対して図2のようなコモンモードインピーダンス(Zcom)が発生し、その値は同図の回路から算出することができます。一方、CDLDタイプはコモンモードノイズを信号線路−GND間の回路で吸収除去する構造であるため、コモンモードインピーダンス(Zcom)に相当するものは図3で示す位置に配置され、その値は同図の回路から算出することができます。

図2、図3の算出回路から求めた理想CMC とCDLD30Rのコモンモードインピーダンス の周波数特性を図4に示します。ここで、理想 CMCは回路シミュレーションによるSパラメ ータ、CDLD30Rは4ポートネットワークアナ ライザで測定したSパラメータを使用します。

図2

一般的なコモンモード・チョークコイルの
Zcomの発生図と算出回路
図3

CDLDタイプのZcomの発生図と算出回路

図4より、理想CMCはコモンモードノイズに対して信号線に高いインピーダンスを発生させて遮断するため、2GHz付近では効果的に見えます。しかしながら、周波数特性の傾斜が大きく、2GHzから離れるに従いコモンモードインピーダンスは小さくなり、遮断する機能が低下します。

一方、CDLD30Rはコモンモードインピーダンスに 相当する信号−GND間の回路が一定の小さい値に設定されており、概ね平坦な周波数特性になっています。従いまして、周波数への依存度が低く広帯域にコモンモードノイズを吸収できるという利点があります。

図4 コモンモードインピーダンスの周波数特性

技術資料7、CDLDタイプの対応伝送速度

図1は、30psのスキューがある差動伝送線路の周波数特性(Sdd21)です。30psのスキューは、16.7GHzの信号を丁度180度位相シフトさせますので、この周波数で差動信号は完全な同相信号に変化し、差動信号成分は消失します。そのため差動信号通過特性は16.7GHzで減衰極を形成し、−3dB通過帯域がDC〜8.3GHz程度になります。

−3dB通過帯域:DC〜8.3GHz
図1 スキュー30psの差動伝送線路の差動信号周波数特性(Sdd21)


スキュー0s(−3dB通過帯域:DC〜12.0GHz)


スキュー30ps(−3dB通過帯域:DC〜6.8GHz)

図2 スキュー0sおよび30psの差動伝送線路にCDLD15Rを挿入した場合の差動信号周波数特性(Sdd21)

次に、スキュー0sおよび30psの差動伝送線路にCDLD15Rを挿入した場合の周波数特性(Sdd21)を図2に示します。
図2に示されるとおり、スキュー0sの場合の−3dB通過帯域に比べ、スキュー30psのときの−3dB通過帯域は大幅に劣化してしまいます。しかし、この原因は図1で明らかなように、CDLD15Rの特性に影響されるものではなく、スキューが生じている伝送線路によるものです。すなわち、本製品でスキュー解消した場合の出力波形品位は、本製品の−3dB通過帯域によらず、発生しているスキューの大きさで決まってしまう可能性が高くなります。そのため、伝送速度によっては1ユニットインターバル波形において、高次高調波が欠落した正弦波形状になることが想定できます。特に10Gbps以上の伝送速度では、その傾向は顕著になります。
そこで、本製品の対応伝送速度につきましては、各品番の−3dB通過帯域から単純に計算するのではなく、スキュー発生時には図1の特性に従って、1ユニットインターバルの通過波形が正弦波形状になる事を前提に、出力の波形品位が維持できる対応伝送速度の最大値を検討した結果、仕様に記載した伝送速度までは充分対応可能と判断いたしました。
尚、当社の差動スキュー補正用ディレイラインCSKFタイプを用いますと、スキューを解消するだけでなく、差動信号通過特性もスキュー発生前の状態に修復可能です。CSKFタイプで概略のスキュー解消を行い、残留スキューをCDLDタイプ等で解消すれば、より高品位な状態で差動信号をバランスさせる事が可能です。

RoHS対応状況

RoHS対応品です

使用上の注意

GND端子は必ず接続してご使用ください。未接続のままご使用になりますと正常に動作しません。 

また、1ライン単独では正常な波形を出力することができませんので、ご使用になれません。


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