Electrical ＆ Magnetic EM上島Lab 代表

上島 敬人

【略歴】
総合家電メーカーにて42年間白物家電...もっと見る 【略歴】
総合家電メーカーにて42年間白物家電の設計開発部門にて下記業務に従事。
《商品設計（電気系）》
　ハードウェア設計・評価：アナログ設計、SW電源、インバーター等
　プリント基板設計：製造性、法規に熟知した実装パターン設計
　品質・信頼性評価：EMC、熱、電気系信頼性評価・対策
　開発マネジメント：FMEA、DR、法規等QMS管理・対内外折衝、VE推進
《電気系開発技術・システム開発》
　CAD/PDMを中心としたシステム開発・運用
　CAE：電磁界シミュレーションを活用したEMC検証、対策

【取得資格】
　iNARTE EMC Design Engineer

皆様こんにちは、EM上島Lab　上島です。
これまで、ノイズは侵入してくるものとして考察してきました。今回は、そもそもなぜノイズが入ってくるのか (影響を受けるのか) について考えます。

電流は川の流れと同じ

水が高いところから低いところへ流れるのは皆さん経験済みですね。

電気的な電流も同じ事が言えます。
電位の高いポイントから低いポイントへ流れます。

商品がコンセントなどで電源に接続されると、電源 (電位の高い) ラインに商品のインピーダンス経路が接続されることになります。この時電源から見て、商品が未接続 (インピーダンスは無限大) から接続され負荷の動作 (電流を流す) 状態、つまりインピーダンスが低下した方へ電流が流れるといったインピーダンスのある状態に変化します。

電源ノイズの侵入

電源側から来るノイズは電源電圧に重畳されている状態ですので、電源電圧よりも高い電位と言え、電源ラインに接続されて電流が流れうるインピーダンスで接続された商品にはノイズ電圧 (変動) に応じた電流が流れます。

つまるところ、ノイズの渦巻いているであろう電源ラインに商品を接続し、商品によっては筐体を接地することで、電源電流＋ノイズ電流の流れる経路ができあがり、ノイズが回路に侵入してくることになります。
経路的にノイズの侵入を防ぐことはできないといえるでしょう。

どうすればいいのか

オームの法則では、電流は電圧に比例し、抵抗に反比例します。

電流を減衰させるには、抵抗値を大きくすれば良いことがわかります。
また、キルヒホッフの法則では、入力抵抗と接地抵抗の分圧比を変えることで、分圧された電圧を変化させることができます。

回路に印加される電圧をV2としたとき、V2を下げるにはV2が生じる抵抗を減衰させれば良いことがわかります。
つまり、ノイズ周波数における、入力インピーダンスを大きくし、接地インピーダンスを下げることにより、ノイズによる回路進入口のノイズ対接地電位は低下し、かつ回路に侵入するノイズ電流を減衰すると言えます。

ここのポイントは、以下に集約されます。

1. ノイズの周波数を見極めることが重要
2. オームの法則、キルヒホッフの法則という電気の大原則で論じることができる

世の中のノイズの話

そもそも、ノイズとは『処理対象となる情報以外の不要な情報』と定義されています。
世の中には自分が知りたい、発信したいと考える情報以外の情報はたくさんありますので大多数の情報はノイズとみることができます。

このとき重要なのは、正しい情報と正しくない情報を見極めることでしょう。二つの情報があり、いずれかが正しくない場合は、一定のフィルターを通すことにより判断が可能かもしれません。厄介なのは、正しい情報がノイズによりゆがめられてしまった時です。ゆがめられた情報を元に戻さなければならないため、結構大変だと思います。

最近はSNSのように情報の拡散が早いツールが存在し、フェイク情報も含まれているかもしれないとの事ですから、受け手のフィルタリング力が大切になると同時に、自分がノイズの発信源にならないようにもしなくてはいけないと思います。
『自分は大丈夫』という根拠のない思い込みを正常化バイアスと言います。災害発生時の避難判断の遅れなどに良く使われます。情報を受けたり、発信したりする際には
『自分は大丈夫か』
と一呼吸おくことで、正しい情報に触れることができるかもしれません。

次回、第9話ではノイズは侵入するものとして対策の考え方について考察します。
最後までお読みいただきありがとうございました。

次回は9月号に掲載予定です。