本发明涉及差模滤波器，更详细地，涉及可以同时去除共模噪音和在差动线中倍频的噪音的差模及共模兼用滤波器。
背景技术：
最近，由于处理数据的增加，电子设备的处理速度一直被高速化。这些电子设备使用差分信号方法，例如usb、移动行业处理器接口(mipi)和低压差分信号(lvds)等来应对高速处理。
在这样的高速数据线中，由于两条线之间的信号差异而产生噪音成分，此时，通过利用共模滤波器来去除噪音成分。
然而，在这样的高速数据环境中，根据电路板的布置两条线沿不同的路径布置，结果，两条线之间的长度变得不同。由此，产生两条线之间的时差或不能实现两条线之间的阻抗匹配。
因此，当通过共模滤波器去除两条线之间的信号差异时，基本上不会去除噪音。
上述的共模滤波器在2ghz附近的频率显着地减小共模和差模之间的阻抗差异，从而降低共模噪音阻塞效果并且还增加差模信号的插入损失。
如上所述，随着数据高速化，迫切需要开发一种滤波器，其能够在共模并差模中也具有与共模相似的频率特性。
技术实现要素：
技术问题
本发明考虑到如上所述的问题而提出，本发明的目的在于，提供一种差模及共模兼用滤波器，其通过同时改善对于共模和差模的插入损失来可以兼用于两种模式。
解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明提供一种差模及共模兼用滤波器，其包括：一对串联电感器，由多个线圈图案构成；两对并联电容器，与上述一对电感器的各个两端连接；及一对串联电容器，与上述一对电感器并联。
根据本发明的优选实施例，上述两对并联电容器可以构成为对称结构，以便具有相同的值。
并且，上述一对串联电容器和上述两对并联电容器满足下述式，1/2xcpc<csc<2xcpc，其中，cpc可以为上述两对并联电容器的各个电容，csc可以为上述一对串联电容器的各个电容。
并且，上述一对串联电感器的各个阻抗可以等于或大于上述两对并联电容器的各个阻抗。
并且，上述差模及共模兼用滤波器还可以包括：一对输入电极，与上述一对电感器的各个一端连接；一对输出电极，与上述一对电感器的各个另一端连接；及一对接地电极，与上述一对输入电极和一对输出电极直角布置并与上述两对并联电容器连接。
另外，本发明提供一种差模及共模兼用滤波器，其包括：至少一个电感器部，层叠有包括一对线圈图案及贯通孔的多个垫片，上述一对线圈图案通过上述贯通孔相连接来构成一对电感器；一对输入电极，与上述一对电感器的各个一端连接；一对输出电极，与上述一对电感器的各个另一端连接；一对接地电极，与上述一对输入电极和上述一对输出电极直角布置；及至少一个电容器部，层叠布置于上述电感器部的至少一侧并层叠有包括至少一个电极的多个垫片。其中，上述电容器部包括：至少一个第一电容器电极，与上述一对接地电极连接；一对第二电容器电极，与上述第一电容器电极相互面对地布置并分别与上述一对输入电极连接；及一对第三电容器，与上述第一电容器电极相互面对地布置并分别与上述一对输出电极连接；其中，通过在上述第二电容器电极、上述第三电容器电极及上述线圈图案中相互面对的两个电极来，在上述一对输入电极和上述一对输出电极之间构成一对串联电容器。
根据本发明的优选实施例，可以通过上述第一电容器电极和上述一对第二电容器电极、上述第一电容器电极和上述一对第三电容器电极来构成两对并联电容器。
并且，上述电容器部中，任一个上述第二电容器电极和任一个上述第三电容器电极的至少一部分可以相互面对地布置。
并且，上述电容器部中，上述一对第二电容器电极及上述一对第三电容器电极可以布置于上述两个第一电容器电极之间。
并且，上述电容器部中，上述一个第一电容器电极可以布置于上述一对第二电容器电极和上述一对第三电容器电极之间。
并且，上述一对第二电容器电极及上述一对第三电容器电极隔开布置在相同垫片上，上述一个第一电容器电极与上述一对第二电容器电极及上述一对第三电容器电极相互面对地布置，上述电感器部中，最接近于上述电容器部的垫片的线圈图案与上述一对第二电容器电极及上述一对第三电容器电极相互面对地布置，从而可以构成上述一对串联电容器。
并且，上述电感器部可以布置于上述电容器部的上侧或下侧。
并且，上述电感器部可以布置于两个电容器部之间。
并且，上述电容器部可以布置于两个电感器部之间。
并且，第一电容器电极的宽度可以大于上述一对第二电容器电极及上述一对第三电容器电极的宽度。
另外，本发明提供一种差模及共模兼用滤波器，其包括：一对输入电极；一对输出电极，设置于上述一对输入电极的反对侧；一对接地电极，与上述一对输入电极及一对输出电极直角布置；一对电感器，分别串联于上述一对输入电极和上述一对输出电极之间；两对并联电容器，并联于上述一对电感器的各个两端和上述接地电极之间；一对串联电容器，与上述一对电感器并联。
发明的效果
根据本发明，由π型滤波器构成的共模滤波器附加串联电容器而补偿对差动信号的通频带来，可以将滤波器同时兼用于共模和差模。
并且，本发明可以兼用于共模和差模，从而，可以在数据处理速度相对高的应用程序中去除噪音而无需使用额外的滤波器。
附图说明
图1为本发明一实施例的差模及共模兼用滤波器的立体图。
图2为示出图1的差模及共模兼用滤波器的层叠关系的分离立体图。
图3为图1的差模及共模兼用滤波器的横断面图。
图4为图1的差模及共模兼用滤波器的纵断面图。
图5为图1的差模及共模兼用滤波器的等效电路图。
图6为示出本发明一实施例的差模及共模兼用滤波器的插入损失的频率特性曲线图。
图7为示出现有共模滤波器的插入损失的频率特性曲线图。
图8及图9为示出插入损失的频率特性曲线图，其用于说明本发明一实施例的差模及共模兼用滤波器中，基于串联电容器和并联电容器的电容大小关系的切断特性。
图10及图11为示出插入损失的频率特性曲线图，其用于说明本发明一实施例的差模及共模兼用滤波器中，基于串联电容器和并联电容器的电容大小关系的衰减特性。
图12及图13为示出插入损失的频率特性曲线图，其用于说明本发明一实施例的差模及共模兼用滤波器中，基于串联电容器和并联电容器的阻抗大小关系的通频带的平坦特性。
图14及图15为示出图1的差模及共模兼用滤波器中电容器部的多种例子的断面图。
图16至图18为示出图1的差模及共模兼用滤波器中电容器部和电感器部的多种布置例子的断面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细的说明，使得本发明所属技术领域的普通技术人员可以容易地实施本发明。本发明可以以不同的形态来体现，而并不限于在此说明的实施例。在附图中，为了明确说明本发明而省略了与说明无关的部分，并在整个说明书中，对相同或类似结构要素赋予了相同的附图标记。
根据本发明一实施例的差模及共模兼用滤波器100包括多个垫片层101、接地电极103a、103b、输入电极104a、104b、输出电极105a、105b、电感器部110及电容器部120。
如图2所示，通过形成有图案的多个垫片层叠而形成的上述多个垫片层101根据形成于每个垫片上的电极或图案构成电感器部110及电容器部120。其中，上述电感器部110及上述电容器部120构成为一对并各个上述电感器部110及上述电容器部120构成低通滤波器102a、102b。
如图1所示，上述接地电极103a、103b与一对上述输入电极104a、104b及一对上述输出电极105a、105b直角布置，并在上述多个垫片层101的两侧构成为一对。
如图3所示，上述的接地电极103a、103b与上述电容器部120的一部分电极电连接。
一对上述输入电极104a、104b布置于上述多个垫片层101的一侧。一对差分信号可以输入到上述的输入电极104a、104b。
一对上述输出电极105a、105b与上述输入电极104a、104b相互面对地布置在上述多个垫片层101。上述的输出电极105a、105b可以输出经过滤处理的一对信号。
如图4所示，上述输入电极104a、104b及上述输出电极105a、105b与上述电感器部110的两端电连接。即，上述一对输入电极104a、104b与上述电感器部110的一端连接，上述一对输出电极105a、105b与上述电感器部110的另一端连接。
其中，上述输入电极104a、104b及上述输出电极105a、105b只不过为了便于说明而命名的，可以以相反的功能使用上述输入电极104a、104b及上述输出电极105a、105b。即，信号可以输入到上述输出电极105a、105b并去除噪音的信号可以输出到上述输入电极104a、104b。
上述电感器部110通过层叠多个垫片101-1～101-10而构成，其中，每个垫片包括一对线圈图案111～114、111'～114'、引线图案115、116及贯通孔111a～114a、111a'～114a'、116a。其中，一对上述线圈图案111～114、111'～114'通过每个垫片的上述贯通孔111a～114a、111a'～114a'、116a而相互连接来构成一对电感器。上述的电感器部110可以布置于上述电容器部120的上侧。
此时，上述一对线圈图案111～114、111'～114'可以以相互不同的方向缠绕。即，上述第一低通滤波器102a的上述线圈图案111～114、111'～114'和上述第二低通滤波器102b的上述线圈图案111～114、111'～114'可以以相互不同的方向缠绕。例如，上述第一低通滤波器102a的上述线圈图案111～114、111'～114'可以向顺时针方向缠绕并上述第二低通滤波器102b的上述线圈图案111～114、111'～114'可以向逆时针方向缠绕。
如上所述，上述一对线圈图案111～114、111'～114'向相互不同的方向布置，由此，电流相位产生180度的差异，而由上述线圈图案产生的磁场彼此相反。因此，可以消除由上述线圈图案辐射的emi噪音来阻塞对外部的辐射。
并且，用于将电感器和输入电极104a、104b连接的上述引线图案115可以设置于上述电感器部110的最下层垫片101-10。并且，用于将电感器和上述输出电极105a、105b连接的上述引线图案116可以设置于上述电感器部110的最上层垫片101-1。
其中，构成上述电感器部110的垫片数量并不限定于特定数量，而根据由上述线圈图案形成的电感器的容量决定上述垫片数量。并且，设置于每个垫片的上述线圈图案并不限定于如图2所示的形状，而可以形成为环形状。
上述电容器部120通过层叠多个垫片101-11～101-17而构成，其中，每个垫片包括至少一个电容器电极121、121'、122、124、124'、125'。上述的电容器部120可以层叠布置于上述电感器部110的下侧。
上述的电容器部120包括第一电容器电极121、121'、122、第二电容器电极124、124'及第三电容器电极125、125'。
上述第一电容器电极121、121'、122与上述一对接地电极103a、103b连接。其中，上述第一电容器电极121可以设置于垫片101-11上，上述第一电容器电极122可以设置于垫片101-14上，上述第一电容器电极121'可以设置于垫片101-17上。
此时，上述第一电容器电极121、121'、122与上述接地电极103a、103b连接来起到接地的作用，由此，上述第二电容器电极124、124'及上述第三电容器电极125、125'可以具有较大的宽度。
各个一对上述第二电容器电极124、124'与上述第一电容器电极121、121'相互面对地布置并分别与上述一对输入电极104a、104b连接。即，一对上述第二电容器电极124可以设置于布置在上述垫片101-11的下侧的垫片101-12上，一对上述第二电容器电极124'可以设置于布置在上述垫片101-17的上侧的垫片101-16上。
各个一对上述第三电容器电极125、125'与上述第一电容器电极122相互面对地布置并分别与上述一对输出电极105a、105b连接。即，一对上述第三电容器电极125设置于布置在上述垫片101-14的上侧的垫片101-13上，一对上述第三电容器电极125'设置于布置在上述垫片101-14的下侧的垫片101-15上。
其中，以三个上述第一电容器电极121、121'、123和各个两对上述第二电容器电极124、124'及上述第三电容器电极125、125'为例进行图示并说明，但本发明并不限定于此，而上述电容器电极的数量根据由上述电容器电极形成的电容器的容量决定。例如，在图2中可以省略上述垫片101-15～101-17，结果，可以省略上述第一电容器电极121'、上述第二电容器电极124'及上述第三电容器电极125'。
此时，上述电容器部120中，上述第二电容器电极124或124'及上述第三电容器电极125或125'可以布置于上述两个第一电容器电极121、122或121'、122之间。
由此，上述一个第一电容器电极121和与上述第一电容器电极121相互面对的上述一对第二电容器电极124可以形成与上述一对电感器的一侧并联的电容器cp2，另一个上述第一电容器电极122和与上述第一电容器电极122相互面对的上述一对第三电容器电极125可以形成与上述一对电感器的另一侧并联的电容器cp1。
同样，上述一个第一电容器电极121'和与上述第一电容器电极121'相互面对的上述一对第二电容器电极124'可以形成与上述一对电感器的一侧并联的电容器cp1，另一个上述第一电容器电极122和与上述第一电容器电极122相互面对的上述一对第三电容器电极125'可以形成与上述一对电感器的另一侧并联的电容器cp2。
此时，上述一对第二电容器电极124或124'与上述一对第三电容器电极125或125'相互面对地布置，由此，可以在上述一对输入电极104a、104b和上述一对输出电极105a、105b之间形成一对串联电容器cs。
如图5所示，差模及共模兼用滤波器100由两个低通滤波器102a、102b构成，各个通滤波器102a、102b包括串联电感器l、两个并联电容器cp1、cp2及串联电容器cs。
上述电感器l由多个线圈图案111～114、111'～114'构成并串联布置于输入电极104a、104b和输出电极105a、105b之间。
上述并联电容器cp1并联布置于上述电感器l及上述输入电极104a、104b的连接点和接地电极103a、103b之间，上述并联电容器cp1并联布置于上述电感器l及上述输出电极105a、105b的连接点和上述接地电极103a、103b之间。
如上所述，通过上述电感器l和两个并联电容器cp1、cp2来可以构成π型低通滤波器。
上述串联电容器cs串联布置于上述输入电极104a、104b和上述输出电极105a、105b之间来与上述电感器l并联布置。
另外，通过模拟实验发现了，当设计上述π型低通滤波器102a、102b时，若上述电感器l的阻抗低于任一个并联电容器cp1、cp2的阻抗，则在通频带中产生涟波成分。
由此，本发明一实施例的上述差模及共模兼用滤波器100为了补偿上述电感器l的阻抗，通过以将上述串联电容器cs与上述电感器l并联的方式设置来，可以去除涟波成分。
即，通过如上所述的串联电容器cs可以在对差动信号的频率特性中达成急剧的斜度特性。更详细的，通常滤波器的截止特性越具有急剧的斜度，在通频带中越具有多的涟波成分，但如本发明实施例一样，通过在上述输入电极104a、104b和上述输出电极105a、105b之间设置上述串联电容器cs来，虽然具有急剧的斜度特性也能够去除在通频带中的涟波成分。
如图6及图7所示，以往，不但差模sdd21和共模scc21的插入损失相互不同，而且因截止的斜度特性舒缓而在通频带中不可确保平坦特性。
反而，本发明一实施例的差模及共模兼用滤波器100不但对差模和共模都具有类似的插入损失，而且提高截止的斜度特性并在通频带中几乎没有产生涟波成分而确保了平坦特性。
进一步，在操作大多数高速数字信号的差模中，随着信号的速度增加，要去除的噪声频率区域和要通过的信号区域彼此接近，由此需要滤波器的精确阻塞特性(通常称为“边缘特性”)。
通过模拟实验发现了，为了满足上述特性需要适合的形成根据构成上述π型低通滤波器102a、102b的串联电感器、并联电容器及串联电容器的容量的关系。
其中，如图8所示，上述π型低通滤波器通过急剧形成截止的斜度来才可以提供优异的阻塞特性。
但是，如图9所示，若上述串联电容器cs的电容过度小于上述并联电容器cp1、cp2的电容，尤其，若上述串联电容器cs的电容cs小于上述并联电容器cp1、cp2的电容cpc的一半，则截止的斜度形成为舒缓而不能适合的衰减相邻频率的噪音。
并且，如图10所示，上述π型低通滤波器在噪音衰减频带中只要具有整体较大的衰减值才可以提供优异的衰减特性。
但是，如图11所示，若上述串联电容器cs的电容过度大于上述并联电容器cp1、cp2的电容，尤其，上述串联电容器cs的电容cs大于上述并联电容器cp1、cp2的电容cpc的两倍，则在噪音衰减频带中具有整体较小的衰减值而导致衰减特性被劣化。
由此，优选的，上述串联电容器cs和上述并联电容器cp1、cp2满足下式，以便上述π型低通滤波器在差模中都达成阻塞特性及衰减特性：
1/2xcpc<csc<2xcpc，
其中，cpc为上述两对并联电容器的各个电容，
csc为上述一对串联电容器的各个电容。
并且，如图12所示，上述π型低通滤波器在通频带中只要去除涟波才可以提供所需的平坦特性。
但是，如图13所示，若上述串联电感器l的阻抗小于上述并联电容器cp1、cp2的阻抗，则在通频带的高频率区域中产生涟波而不能提供所需的平坦特性，由此导致信号损失。
由此，优选的，上述串联电感器l的阻抗等于或大于上述并联电容器cp1、cp2的各个阻抗，以便上述π型低通滤波器在差模中达成平坦特性。
并且，优选的，因在高速的差动电路中输入信号和输出信号的方向会交替，而需要与一个电感器l连接的各个两个并联电容器cp1、cp2具有相互相同的值，以便设计具有对称结构的滤波器。即，各个并联电容器cp1、cp2可以形成为对称结构以便具有相互相同的值。
另外，如图14及15所示，本发明一实施例的差模及共模兼用滤波器100可以将电容器部120构成为各种形态。
以下，以任一个低通滤波器102a、120b为基准进行说明，由此，除非明确地另外指明，也第二电容器电极及第三电容器电极构成为一对。
例如，如图14所示，上述电容器部120中一个第一电容器电极126可以布置于第二电容器电极127和第三电容器电极128之间。即，上述第一电容器电极126和上述第二电容器电极124相互面对地布置来形成一个并联电容器cp1，并且上述第一电容器电极126和上述第三电容器电极128相互面对地布置来形成另一个并联电容器cp2。
此时，上述第二电容器电极127和上述第三电容器电极128的至少一部分可以相互面对地布置。即，上述第一电容器电极126以短于上述第二电容器电极127及上述第三电容器电极128的长度设置在上述输入电极104a和上述输出电极105a之间，并且，大致设置于上述输入电极104a、104b和上述输出电极105a、105b之间的中心部位。
由此，在上述第一电容器电极126两侧领域中，上述第一电容器电极126不介于上述第二电容器电极127和上述第三电容器电极128之间，上述第二电容器电极127和上述第三电容器电极128相互面对地布置来，可以实现串联电容器cs。
有如上所述的构成，可以通过与图2中的电容器部相比更小数量的电容器电极，也可以都实现并联电容器及串联电容器。
如图15所示，作为另一例子，电容器部120中的上述第二电容器电极129及上述第三电容器电极129'可以隔开的布置于相同垫片上。其中，上述第二电容器电极129可以与输入电极104a连接并上述第三电容器电极129'可以与输出电极105a连接。
此时，第一电容器电极126'可以分别与上述第二电容器电极129及上述第三电容器电极129'相互面对地布置。即，在上述第二电容器电极129及上述第三电容器电极129'的下侧，上述第一电容器电极126'的至少一部分可以分别与上述第二电容器电极129及上述第三电容器电极129'相互面对地布置。
由此，通过上述第一电容器电极126'和上述第二电容器电极129相互面对地布置来形成一个并联电容器cp1，通过上述第一电容器电极121和上述第三电容器电极125相互面对地布置来形成另一个并联电容器cp2。
并且，在电感器部110中与上述电容器部120最接近的垫片的线圈图案即引线图案115'可以长长的延伸形成，以便与上述第三电容器电极125相互面对。由此，因引线图案115'与上述第二电容器电极129电连接，而引线图案115'和上述第三电容器电极129'相互面对地布置，从而形成串联电容器cs。
其中，上述第一电容器电极126'只要以上述第二电容器电极129及上述第三电容器电极129'为基准布置于引线图案115'的反对侧，就还可以布置于上述第一电容器电极129及上述第三电容器电极129'的上侧。
由如上所述的构成，就可以通过与图2及图14的电容器部相比更小数量的垫片进行层叠来，都可以实现并联电容器及串联电容器。
并且，如图16至图18所示，本发明一实施例的差模及共模兼用滤波器100可以将上述电感器部110和上述电容器部120层叠为多种形态。
例如，如图16所示，差模及共模兼用滤波器100的电感器部110可以布置于电容器部120的下侧。即，通过先层叠包括线圈图案111～114、111'～114'、引线图案115、116及上述贯通孔111a～114a、111a'～114a'的垫片101-1～101-10之后，层叠包括电容器电极121、121'、122、124、124'、125'的垫片101-11～101-17来，实现上述差模及共模兼用滤波器100。
如图17所示，作为另一例子，差模及共模兼用滤波器100的电感器部110可以布置于两个电容器部120a、120b之间。即，一个电容器部120a可以布置于上述电感器部110的上侧，上述一个电容器部120a由分别与接地电极103a、103b连接的两个第一电容器电极121、122、布置于两个上述第一电容器电极121、122之间的上述第二电容器电极124及上述第三电容器电极125构成。并且，另一个电容器部120b可以布置于上述电感器部110的下侧，上述电容器部120b由分别与接地电极103a、103b连接的另外两个第一电容器电极121'、122'、布置于上述两个第一电容器电极121'、122'之间的上述第二电容器电极124'及上述第三电容器电极125'构成。
如图18所示，作为又一例子，差模及共模兼用滤波器100的电容器部120可以布置于两个电感器部110a、110b之间。即，一个电感器部110a可以布置于上述电容器部120的上侧，上述电感器部110a由与输入电极104a连接的引线图案115、与输出电极105a连接的引线图案116及布置于引线图案115和引线图案116之间的线圈图案111～114构成。并且，另一个电感器部110b可以布置于上述电容器部120的下侧，上述电感器部110b由与输入电极104a连接的引线图案115'、与输出电极105a连接的引线图案116'及布置于引线图案115'和引线图案116'之间的线圈图案111'～114'构成。
以上，对本发明的一实施例进行了说明，但是，本发明的思想并不局限于本说明书所揭示的实施例，理解本发明思想的本发明所属领域的普通技术人员可以在相同思想的范围内，通过对结构要素进行附加、变更、删除、追加等来容易地提出其他实施例，而这也属本发明的思想范围内。