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1. はじめに 当初、コンピュータと周辺機器を接続するためのデジタルインターフェイスとして開発されたUSBはいまやモバイル機器やIoTを含めた汎用のインターフェイスとして広く使われています。 当初最大12Mbpsであった伝送速度はUSB2.0で最大480Mbpsとなり、最新のUSB3.1 gen1では最大5Gbpsと高速化されています。これと同時に、コネクタ形状も使い勝手と電力供給能力を改善したType-Cコネクタが設定され、より使いやすくなっています。 2. USB3.1 機器のノイズ状況 USB3.1機器の放射ノイズはどんな状況でしょうか？ USB3.1 gen1とノイズ状況が似ていると思われる、USB3.0のPCと外付けHDDを接続し、ここから放射されるノイズを観測してみました。（図１） ここでは接続ケーブルとしてTypeA-TypeBのものとTypeC-TypeCのものを使用してい

電気機器において電源を投入する際には、初期段階で定常電流値を超えて大きな電流が流れることがあります。この電流は突入電流(Rush current)と呼ばれます。 なぜこのような突入電流が発生するのでしょうか。要因は複数ありますが、事例としては以下のようなものがあります。 大容量の平滑コンデンサやデカップリングコンデンサを持つ機器では、 電源投入時にまずそれらのコンデンサを充電する必要があるため、電源投入時には大電流が流れます。 電源投入直後はフィラメント (filament) などはその抵抗が小さく、大電流が流れます。 （発熱して温まると、抵抗が大きくなり定常電流になります。） 突入電流のイメージがもう少し判り易くなるように、電源投入時の電流波形を図1に示します。電源をONにすると電流が流れ始めますが、初期に流れる電流は定常電流値より大きなピーク電流値に達します。その後、徐々に電流値は低下

電波新聞第2部「ハイテクノロジー」2020年2月20日号に掲載された内容を再構築したものです。 掲載誌：電波新聞第2部「ハイテクノロジー」2020年2月20日号 NTCサーミスタの製品詳細はこちら 5Gの普及が発熱リスクを増大させる？ 5Gの普及がいよいよ本格的になってきた。通信速度が飛躍的に高速化する5Gでは、関連部品への負荷も大きくなる。個々の部品が単位時間に処理しなければならない情報量も飛躍的に増えるからである。 それだけではない。情報トラフィックの多くを占有するであろう画像・動画は高精細化し、カメラまわりが扱う情報量やその速度も増大する。また、これらの情報処理を支える電源部においては、大容量の電池への急速充電が必須となっている。 これらは、電子機器内部に数多くの発熱源が生じていることを示す。さらに、複数の発熱源が複雑に機能している電子機器内部では、それぞれの発熱源が相互に、あおり熱

交流を直流に交換したり、逆流を防ぎます。 電源電圧の基準となったり、過電圧から回路を保護します。 ラジオなどの無線信号から音声信号を取り出します。 どんなしくみなの? シリコンやゲルマニウムなどの半導体に、ある物質を少し混ぜると、混ぜる物質によって、P型半導体やN型半導体ができます。この2つをつぎ合わせた構造のダイオードに電気を流すとどうなるのか、動画で分かりやすく紹介します。 動画：ダイオードのしくみ どんな種類があるの? 半導体の材料や構造によって、さまざまな機能や特性のダイオードがつくられています。

前回のチップフェライトビーズに続いて、今回はチップ三端子コンデンサについてお話します。 ＜リードタイプのセラミックコンデンサ＞ チップ三端子コンデンサについてご紹介する前に、まずリードタイプの三端子コンデンサについて理解していただいたほうがわかりやすいと思います。 図1が一般のリードタイプのセラミックコンデンサ（二端子）の構造です。 図１ リードタイプ二端子コンデンサの構造 リードタイプのセラミックコンデンサは単板の誘電体の両側に電極を塗り、それにリード端子を取り付けた構造になっています。この構造ではリード端子部分が微小なインダクタンス（残留インダクタンス）を持つため、このコンデンサをパスコンとして使用する際にはグランドとの間にインダクタンスが入ることになります。 図2 コンデンサの挿入損失周波数特性例 図2はコンデンサをパスコンとして使用した時の挿入損失特性の例です。挿入損失のグラフなの

最近のノートPCはぐっとスリムになりました。初期の頃は、超特大のお弁当箱のようで、これでもかというほどコネクタがたくさん付いていました。プリンタとの接続もセントロニクスで、太くてごついケーブルを使い、2Mbpsでプリンタと通信していたのも、遠い記憶になりつつあります。 現在は、プリンタ・HDD・マウスなど、さまざまな機器が、USBの細いケーブルで簡単に接続できます。USB3.0だと、5Gbps(5120Mbps)と、通信速度もぐっとリーズナブルになりました。 この技術を支えているのが、高速差動伝送技術です。 今回は、高速差動伝送技術が採用された背景を簡単にご紹介します。 かつて、パソコンに接続されるケーブルの信号伝送は、プリンタの接続に用いられたセントロニクス、モデムに使用されたRS-232Cに代表されるように、シングルエンド方式が主流でした。シングルエンドは、信号線は複数で、信号が戻って

第8回　フェライトコア ＜基板を変更しないで使えるノイズ対策部品＞ これまで、基板上に電子回路の一部として取り付けるノイズ対策部品を紹介してきましたが、今回は基板に取り付ける必要のないノイズ対策部品を紹介します。（基板に固定することもありますが．．．） 電子機器を商品化する際、以前紹介したように機器から発生するノイズがEMI規制に対応しているか確認する必要がありますが、最終的な確認は機器の設計が完了してからでないとできません。最近はノイズを出さない設計のノウハウが蓄積されてきているためノイズを出さないような工夫があらかじめいろいろとされていますが、やはり最後に確認してみないとわかりません。ここで予定通りノイズが規制値に収まっていれば問題がないのですが、確認してみたら規制値をオーバーしていたということがよくあります。納期が迫っている場合はここで基板変更をする時間がないため、フェライトコアのよ

トランジスタは電気の流れをコントロールする部品です。 半導体でできた能動部品の代表と言われるぐらいとても重要な部品で、いろんな電子回路で活躍しています。

しかし、実際のコンデンサ(図3)には、容量成分Ｃ以外に誘電体や電極などの損失による抵抗（ESR）や、電極やリード線などによる寄生インダクタンス(ESL)が存在します。このため、|Z|の周波数特性は図4に示すようにV字型（コンデンサの種類によってはU字型）の曲線となり、ESRも損失に相当する値の周波数特性を示します。 |Z|とESRが図4のような曲線となる理由は、以下のように説明できます。 低周波領域： 周波数が低い領域における|Z|は、理想コンデンサと同じように周波数に反比例して減少します。ESRは、誘電体の分極の遅延による誘電損失に相当する値を示します。 共振点付近： 周波数が高くなると、寄生インダクタンスや電極の比抵抗などによるESRの影響で|Z|の挙動は理想的なコンデンサ（赤破線）から外れ、極小値を示します。|Z|が極小値となる周波数を自己共振周波数と呼び、このとき|Z|=ESRとな

＜ノイズフィルタはローパスフィルタ＞ 前回の第2回では、デジタル機器で問題となるノイズはデジタル信号の高周波成分が主要因だということをお話ししました。このため、これらのノイズを除去するためには周波数の低い信号を通過させて周波数の高い信号を通さない、ローパスフィルタを使えばよいことがわかります。 ローパスフィルタとして働く回路素子としては、インダクタ（コイル）とコンデンサがあります。インダクタは式１のように、周波数の低い成分に対してはインピーダンス（抵抗のようなもの：インピーダンスが高くなるほど信号が通りにくくなる）が低く、周波数の高い成分に対してはインピーダンスが高くなります。 式１  |Z|=2π∙f∙L  （Z:インピーダンス f:周波数  L:インダクタンス） このため、インダクタをノイズの通り道に直列に挿入すると、周波数の低い信号成分は通りやすく、周波数の高いノイズ成分は通りにくく

【このコラムについて】 このコラムでは、ノイズ対策の基礎知識について、「EMIって何？」という部分から、各種ノイズ対策部品のはたらき、使い方にわたって解説させていただきます。 まず第1回は、「EMIフィルタって何」から始めさせていただきます。 【はじめに】 「EMI」というのはElectro Magnetic Interference の頭文字をとったもので、日本語では「電磁妨害」という意味になります。つまり、EMIフィルタというのは電磁妨害を解消するためのフィルタを指します。ただ、こんなことを言っても難しいのでEMIフィルタが生まれた背景を説明させていただきます。 最近は、身の回りに電子機器があふれるようになりました。これらの電子機器は中にデジタル回路が使われています。デジタル回路には高周波の電流が流れているため、この電流が基板パターンやケーブルの中を通ると、これらの経路がアンテナとなっ

電子工作をするときは、基板の上に回路を作り、電池ボックスやモーター、スピーカなどの大きな部品は基板の外に置くのが普通です。そのため、工作を完成させるためには基板とこれらの部品を配線してつなげる必要があります。 今回は、電子工作でよく使うビニール線を使った配線の方法について、詳しく紹介します。 その1: ビニール線にも色々な種類がある ビニール線は、銅線の外側をビニールで覆ったものです。 ビニールは電気を通さないので、ビニール部分であれば線がぶつかってもショートしません。 タイプや太さには色々な種類があるので、使う場所や目的に合わせて選びましょう。 タイプを選ぶ～単線とより線～ 銅線が1本だけ通っている「単線」と、細い銅線が何本も入っている「より線」があります。 工作で良く使うのは「より線」のほうです。 より線はしなやかで配線がしやすいですが、乱暴に扱うと中の細い銅線がバラバラになってしまい

ノイズ対策ガイド EMI除去フィルタの基礎（原理・特性・実装など）から実践に使える情報まで幅広くお届けします。

本コラムはインダクタの基礎を解説する技術コラムです。 第一回はインダクタの概要を解説いたします。 【第一回】インダクタの概要 インダクタは、電気エネルギーを磁気の形で蓄えることができる受動電子部品です。基本的には導線を巻いたものであり、ここに電気を流すと電流の流れる方向の右回りの方向に磁界が発生します。 インダクタンスを表す式は以下のようになります。線を何重にも巻けば巻くほど、磁界はその分だけ強力なものになります。また、断面積を大きくしたり、コアを変えたりしても磁界は強力なものになります。 さて、インダクタに交流の電流を流してみましょう。交流とは、時間とともに周期的に大きさと向きが変化する電流のことです。インダクタに電流が流れようとすると、その電流による磁界が他の巻き線を横切るため誘起電圧が生じ、その電流変化を妨げようとします。特に電流が急に増加しようとすると、電流と反対方向、つまり電流を

ユニバーサル基板は、部品を取り付けるための穴が縦横に並んでいて、それぞれの穴にはんだ付けするためのランド (銅はく) が付いた基板です。 この穴に電子部品の脚を差し込んで取り付け、はんだ付けしながら配線することで回路ができます。 市販のキットなどについているプリント基板と違って、これを使うとどんな回路でも自由に組み立てることができますが、配線も全部自分でやらなければいけません。 ユニバーサル基板 表面 (部品を差し込む面) ユニバーサル基板 裏面 (はんだ付けする面) プリント基板 裏面 (はんだ付けする面) すでに配線されているので、部品の脚とランドをはんだ付けするだけで回路ができる。 そこで、今回はユニバーサル基板を使って電子工作をするときのコツを紹介します。 その1: 部品の脚の幅を穴に合わせよう 部品を基板に取り付ける時は、まず穴の間隔に合わせて部品の脚を曲げてから、穴に差し込みま

前回のチップ三端子コンデンサに続いて、今回はコモンモードチョークコイルの紹介です。 ＜コモンモードチョークコイルはノイズと信号を伝導モードによって区別する＞ 前回までのチップフェライトビーズやチップ三端子コンデンサは、ノイズ周波数が信号周波数よりも比較的高いという周波数の違いを利用して、ローパスフィルタとして働くことによってノイズだけを選択的に除去するものでした。コモンモードチョークコイルもノイズフィルタですが、コモンモードチョークコイルの場合は周波数の違いではなくて伝導モードの違いによってノイズと信号を区別します。このためには、まず、コモンモードとディファレンシャルモードという二つの伝導モードについて知っていただく必要があります。 ＜コモンモードとディファレンシャルモード＞ 通常、基板上の電気回路においては、ある部分から流れ出た電流は負荷を通って別の回路へ届き、基板上の別のルートを通って

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その1: はんだ付けの基本 電子工作で一番大事なのがはんだ付けです。 はんだ付けが悪いと、せっかく作った工作物が動かなかったり調子が悪かったりして楽しめません。 ここではまず、はんだ付けの基本技を説明します。 紙や木をくっつける時は接着剤を塗って→押さえますね。 でも、はんだ付けは、はんだを溶かして部品をくっつけます。 なれないとどうしても力が入ってしまいますが、これから説明することを、力を入れずに練習してみましょう。 まず準備しよう ①はんだごて・こて台・はんだを準備する。 ②こて台のスポンジに水を含ませる。 (湿るぐらいでOK) ③はんだ付けする部品や基板、その他の工具も準備する。 ④全部そろったら、はんだごての電源を入れる。 (コードの向きに注意しましょう。) ⑤温まるまで2～3分待つ。 温まったら、こて先をよく見てみましょう。こて先は「銀色」? それとも「黒や茶色」? ○ 【銀色】

抵抗器は電気を流れにくくする電子部品です。 流れる電気の量を制限したり調整したりすることで、 電子回路を適正に動作させる役割をもつ大切な部品です。

コンデンサは電気を蓄えたり放出したりする電子部品です。 直流を通さないで絶縁するはたらきもあります。 電子回路では必ず使うと言って良いほど、電子機器に欠かせない部品です。 村田製作所のコンデンサ (キャパシタ) の製品情報はこちら