なるほどノイズ(EMC)入門

第6回 コンデンサは最もシンプルなノイズフィルタ

過去の記事を整理・一部リライトして再掲載したものです。 古い技術情報や、 現在、TDKで扱っていない製品情報なども含まれています。

抵抗、コイル(インダクタ)、コンデンサは電子回路を構成する3大受動部品。なかでもコンデンサは電荷を蓄えるという役割とともにノイズ除去でも大活躍。デジタル機器の小型化・高周波化が進むにつれ、パスコン(バイパスコンデンサ)やデカップリングコンデンサには、低ESL・低ESRタイプが多用されるようになっています。

ノイズにも色がある?

ホワイトノイズ、ピンクノイズ、レッドノイズなど、色の名をつけて呼ばれるノイズがあります。太陽光をプリズムでスペクトル分解すると虹の七色となり、これらを混合すると元の白色光に戻ります。これにちなんで、さまざまな周波数成分をほぼ同じ強度で含むノイズのことをホワイトノイズ(白色雑音)と呼んでいるのです。放送後のテレビ画面が、ザーッという音とともに白くなります。これもホワイトノイズの一例です。

ホワイトノイズにフィルタがかけられ、周波数が高くなるほど弱くなったノイズがピンクノイズやレッドノイズです。太陽光のスペクトルで周波数が高いのは青色側の光です。青色側の周波数が弱まると、相対的に赤色側が強調されるので、ピンクノイズ、レッドノイズと呼んでいるのです。
電圧が一定に保たれている理想的な直流電流は、色にたとえるなら無色透明な電流です。 一方、特定の周波数で流れる交流電流は、何らかの色をもつ電流といえます。また、直流電圧を頻繁に変動させるノイズというのも、交流電流の1種とみなせます。通常、ノイズはさまざまな周波数成分を含むので、色にたとえるなら混合色です。広帯域の周波数成分を含むようになると、しだいにホワイトノイズに近づいていきます。純白という言葉がありますが、ノイズに関していえば白は最も濁った色なのです
電子回路に流れる直流電流にノイズが混入すると、電圧を変動させてICの誤動作などをもたらしたりします。そこで、このノイズ成分を除去するためにコンデンサが多用されます。コンデンサは直流電流を遮断してノイズ成分を流す最もシンプルなフィルタとして機能するからです。しかし、コンデンサにも多くのタイプ・特性(周波数-インピーダンス特性など)があり、使い方を間違えると、かえってノイズを増やしたりします。

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