電気的なスキュー（Skew）は、差動信号の正負ライン（D+とD-）間で信号が受信側に到達する時間差を指します。
この時間差が生じると、差動信号の対称性が崩れ共通モードノイズの発生や信号品質の劣化を引き起こす可能性があります。
特に車載ネットワークのような高速伝送環境ではスキューの管理が非常に重要です。
スキューの原因
スキューは以下の要因等で発生します。
・配線長の不一致 ：差動ペアの配線長が異なる場合、信号の到達時間に差が生じます。
・異なる誘電率の材料：配線が異なる誘電率の材料上を通ると、信号の伝播速度が変化しスキューが発生します。
・製造上のばらつき ：例としてプリント基板の製造過程での微細なばらつきがスキューの原因になることがあります。
スキューの影響
スキューが発生すると、以下のような問題が生じます。
・共通モードノイズの増加：差動信号の対称性が崩れることで、共通モードノイズが増加しEMI（電磁干渉）のリスクが高まります。
・アイパターンの閉塞 ：受信側での信号の重なりが生じ、アイパターンが閉じることでデータの判別が困難になります。
・信号品質の劣化 ：スキューにより信号の整合性が損なわれ、エラー率の増加や通信の信頼性低下につながります。
スキューの測定と管理
スキューの測定には、以下の手法が用いられます。
・タイムドメイン測定：オシロスコープを使用して、差動信号の立ち上がりエッジの時間差を直接測定します。
・周波数ドメイン測定：ネットワークアナライザを使用して、周波数ごとの伝送特性を評価しスキューの影響を解析します。
スキューを管理するための設計上の対策
・配線長の一致 ：差動ペアの配線長を可能な限り一致させることで、スキューを最小限に抑えます。
・対称的なレイアウト：配線の配置を対称にすることで、スキューの発生を抑制します。
・適切な材料の選定 ：誘電率の均一な材料を選定し、信号の伝播速度のばらつきを減少させます。
車載コネクター設計への応用
車載ネットワークでは、スキューの管理が特に重要です。
ローゼンバーガーのH-MTD®コネクタやRosenberger HSD®コネクタは、差動信号の整合性を保つためスキューの影響を最小限に抑える設計とその性能を保持するための高精度な製造が行われています。
まとめ
スキューは高速差動信号伝送における重要なパラメータであり、信号品質やEMC性能に直接影響を与えます。
適切な設計と管理により、スキューの影響を最小限に抑え信頼性の高い車載ネットワークを構築することが可能です。
