電子機器の性能向上や多機能化が進む一方で、ノイズ問題が深刻化しています。技術者にとって、ノイズ対策は避けて通れない重要な課題です。この記事では、ノイズチャレンジに立ち向かうために知っておくべき基本知識と、具体的な対策方法について解説します。
ノイズの種類とその影響
ノイズは主に電磁干渉（EMI）と電磁両立（EMC）に分類されます。EMIは、電子機器が発する電磁波が他の機器に悪影響を与える現象です。一方、EMCは、電子機器が外部からの電磁波に対して耐性を持ち、正常に動作できる状態を指します。ノイズ問題を解決するためには、これらの現象を理解し、適切な対策を実施する必要があります。
基本的なノイズ対策
ノイズ対策は、基本的には3つのアプローチがあります。
発生源対策：ノイズを発生させる要因を取り除く
伝搬路対策：ノイズの伝搬を防ぐ
受信機対策：ノイズに対する耐性を向上させる
発生源対策の具体例
発生源対策の主な方法は、スイッチング周波数の調整、フィルタリング、およびシールドです。
スイッチング周波数の調整：ノイズの発生源となるスイッチング動作を高周波数に変更することで、ノイズの影響を減らすことができます。
フィルタリング：LCフィルタやフェライトビーズなどを用いて、ノイズの発生源からのノイズ成分を取り除きます。
シールド：金属ケースやシールドケーブルを用いて、ノイズの発生源を遮蔽し、ノイズの影響を最小限に抑えます。
伝搬路対策の具体例
伝搬路対策は、ノイズが他の機器や回路に伝わる経路を遮断することで、ノイズの影響を軽減します。具体的な方法は以下の通りです。
配線の工夫：ノイズを発生する部品や回路と、ノイズに敏感な部品や回路の間に距離をとることで、ノイズの伝播を防ぎます。また、電源線や信号線をツイストペアケーブルにすることで、ノイズの影響を相殺できます。
グランドプレーンの使用：基板上に広範囲にわたってグランドプレーンを形成することで、ノイズの伝播を抑制します。これにより、ノイズの影響を受ける部品や回路へのノイズ伝搬を防ぎます。
画層配置の最適化：基板の各層において、信号層とグランド層を交互に配置することで、ノイズの伝搬を抑制します。
受信機対策の具体例
受信機対策は、電子機器がノイズに対して耐性を持つように設計することです。以下に具体的な方法を挙げます。
デジタル回路とアナログ回路の分離：デジタル回路からのノイズがアナログ回路に影響を与えないように、基板上で物理的に分離します。
入力/出力フィルタリング：受信機の入力や出力にフィルタを設けることで、ノイズ成分を取り除きます。
適切な電源電圧選択：ノイズに対する耐性が高い電源電圧を選択し、電子機器の動作安定性を向上させます。
まとめ
ノイズチャレンジは、技術者にとって避けて通れない課題です。発生源対策、伝搬路対策、受信機対策を適切に組み合わせて実施することで、電子機器のノイズ問題を解決し、信頼性の高い製品を開発することが可能です。
