おやじブログ

[おやじ] コモンモードノイズ

おやじから息子へ

個人的な意見ですので間違っているかも知れません。

コモンモードノイズについて

  • このノイズは、機器内の電源が同時に変動することで、機器→電源線→電源→大地→機器で電流が流れる大きさと言われている。
    • 機器と大地には浮遊容量があり機器の電圧変動がこの容量を通じて流れるからである。
  • 容量は電荷を蓄え、電圧が高いほど電荷は多い。
  • 電圧があると電界が生じる。
  • 電流があると磁界が生じる。
  • アンテナに同調する電圧を与えると共振が起こり電波が放出される。
  • 電圧V電流I抵抗Rには 電圧=電流x抵抗の関係がある。

同時に注目して

  • 機器内のGNDの抵抗が0と仮定すると電圧が発生しない。
    • 電圧が発生しないとコモンモードノイズはない。

と言うことで 昔からベタアースが良いと言われている。

ベタアースについて

  • ベタアースに抵抗は小さいけどある。
    • 抵抗があれば電流があれば電圧が発生する。
      • 電圧があれば電界が生じる、また 変動すると浮遊容量を通じて電流が流れる。
  • 基板のベタアースには銅箔の厚さと銅抵抗により定まった抵抗がある。
  • ベタアースは基板の一面で最大限にすることで最も抵抗の少ない部分である。   =>リターンとしてベタアースを使っていいのか?
  • 一つの電流回路で考えて ある1点でベタアースに接続すれば電流が通過が少ない分電圧は少ない。=>基準としてのベタアース
  • リターンと基準を適当な箇所で接続するとそこが基板のGND基準とする。
    • GNDには電流のリターンと基準点としての大きな役割がある。
      • ほとんどの本が基準点として記載されていることに注意!

4層基板

  • 4層を部品配線、正電源、リターンGND、基準GNDの4層にするのが最良
    • ところがコストから2層の要求が多い。
      • ノイズが多くなることを認識すること
  • 部品配線層のベタアースは、アンテナとして働かないようにすること
    • リターンGNDとビアで数カ所を短絡して一帯にすること
      • ベタの銅箔量が増え抵抗を下げる
  • リターンGNDで発生した電圧による変動を基準GNDで遮蔽するようにする。
    • この変動分を2層艦の浮遊容量を通して回収する。
    • 対地と基準GND間の変動が少なくなるので良い。

その他

  • これは、一般に「GNDのインピーダンスを下げる」と言われている方法のことを自分なりに考えたものです。
  • 対策方法は諸先輩の本を参考にしてください。