デジタル機器から発生する不要ノイズを減衰除去

電子機器のデジタル化は、機器を高性能化するとともに、信号の高速化、ブロードバンド化を実現した。一方でデジタル機器は多くのノイズを発生させ、対策を施さないと他の電子機器に妨害を与えたり、発生源である機器自体にも深刻な障害を与えたりする。このためデジタル機器が発生するノイズは法律で厳しく規制されている。 これらノイズ対策に使われるのがノイズフィルタやノイズ吸収部品である。近年は機器の小型・高性能化に伴ってこれら部品の多くは小型化されてきている。 ＜コモンモードフィルタ＞ 携帯情報機器やパソコンおよびその周辺機器、デジタル家電などでは、USB2.0、ＩＥＥＥ１３９４、ＤＶＩ、ＨＤＭＩなどのインターフェイスの導入が本格化し、データ転送速度が高速化しており、これまでは問題とならなかった入力信号の反射による信号波形の劣化が無視できなくなっている。 これに伴い伝送線路に挿入するノイズ対策部品のインピーダンスを伝送線路の特性インピーダンスと整合させ、信号と波形の劣化を防止することで、信号波形に影響を与えることなくノイズを除去するコモンモードフィルタが必要となっている。ファインパターン技術と成膜技術を使った業界最小品１００５（1.0×0.5×厚さ0.42mm）タイプが開発されている（写真１）。 〔写真1〕薄膜コモンモードフィルタ(TDK) ＜チップビーズとノイズ吸収シート＞ 携帯電話では、デジカメなど新機能の搭載による高調波ノイズの発生や干渉などにより受信感度が低下するといったことが起こっており、機器内部のノイズ対策が必要となってきている。このような対策にチップビーズが有効とされている。チップビーズは１００５（1.0×0.5mm）や最小品として０６０３（0.6×0.3mm）タイプが製品化されていたが、より小型化された０４０２（0.4×0.2mm）タイプも開発されている。また、効果の高いノイズ対策部品にＥＭＩフィルタがある。これはコイルとコンデンサを組み合わせてフィルタを構成したもので、プリント基板用はチップ化されている。電源ライン用の表面実装型も開発されている（写真２）。 〔写真2〕電源ライン用EMI除去フィルタ（村田製作所） さらに機器内部のノイズ対策部品として近年多く使用されているのがノイズ吸収（抑制）シートである。この製品はノイズを内部に取り込み、シートの磁気損失により減衰（吸収）させる。 ＜ノイズフィルタ＞ デジタル家電をはじめとする成長分野の設備投資活発化で半導体製造装置などの各種製造装置、計測機器、産業機器などの生産が伸びており、これらの電源ラインに使われるノイズフィルタの需要が増えている。 　 ノイズフィルタは、ＥＭＩフィルタと同じようにコイルとコンデンサでフィルタを構成しており、不要ノイズを減衰させたり、電源ラインからのノイズの流出を防止するために使用する。コイルに高透磁率の磁性材料を使い小型化を図った製品もある。また、ＥＵの輸出規制に適合させるためにＣＥマーキング対応として商品化されているものでは、フィルタは２段にするなどノイズ減衰率を強化するとともに金属ケースに納められ、ネジ端子台が使われている。 ＜設計段階からのノイズ対策＞ 近年、回路基板やＬＳＩでは、設計段階からのノイズ対策が行われるようになってきている。これまでノイズ対策は試作機を使ったカットアンドトライ作業が行われていたが、開発期間や開発コストの増加が問題となっていた。 　 設計段階からのノイズ対策は、仮想配線を用いて最適な部品配置を検討し、対策部品の効果を検証する。また、ＬＳＩではノイズを低減するためにＳＳＣＧ（スペクトラム拡散クロックジェネレータ）と呼ぶ、周波数をわずかに変動させて発振（周波数変調）することでノイズを低く抑える技術が開発されている。