回路実装設計におけるノイズ対策の基礎と見落としがちな重要ポイント

電子機器のノイズ問題に対して、電磁界解析や実験などで得られた対策手法、ノウハウ、ルールなどが蓄積されてきています。それでも、設計段階で十分な対策ができていないことから、出荷段階で不要電磁放射 (EMI) の規格をクリヤできず、苦しむこともあります。この中には、以前は効果があったのに、今回は思うようにいかなかったということもあります。 　このような事態にならないよう、マニュアルやルールだけに基づいた設計ではなく、不要電磁放射のメカニズムをきちんと理解し、機器個別に対応した設計を行う必要があります。 　本講座では、始めに、基礎編として一般論を整理します。次に、実際編として、応用が効くように回路実装設計における重要なポイント、及び、見落としやすいことなどを重点にわかりやすく解説します。

1. 電子機器のEMC問題と規格の概要
   1. IoT時代の電磁環境 – 電子機器を取り巻く電磁環境
   2. 電子機器から見たEMC問題
   3. EMC規格の概要
      • EMC規格の概要
      • EMC規格 – クリアが難しい規格は?
2. EMC対策 3つの基本的な考え方
   1. 全方位、全周波数領域で配慮 – もぐらたたきにならないために
   2. エネルギーの流れ:ノイズ発生の上流側で配慮 – 効果的な対策のために
   3. 機器開発のステップ:開発工程の上流で配慮 – 開発コスト、期間の最小化のために
3. EMC対策の中心はプリント基板の回路実装設計
   1. なぜ、プリント基板の回路実装設計が重要なのか
   2. プリント基板で起きる3つのノイズ – SI、PI、EMI
   3. 最も厄介なEMIノイズ 発生源で対策するのが基本
   4. ノイズ対策の階層と考え方
4. 前準備:回路実装設計のために必要な電磁気・伝送回路の基礎
   1. 電子機器設計に必要な基本知識
   2. 回路図を見て思いこまないために
   3. 回路図には見えない結合を理解するために
   4. デジタル回路特有の電磁界
   5. 分布定数回路の振舞い
   6. 意図せずアンテナになってしまうもの – アンテナモデルと放射
5. 基礎編:回路実装設計にとって必須となる8つの基本ルール
   1. 電子回路の基本3要素
   2. デバイスの選択と実装設計
   3. 配線への配慮
   4. グラウンド系の強化
6. 実際編:機器実装設計で見落としやすい放射体の特性
   1. プリント基板周辺の金属板の影響
   2. 接続ケーブルの影響
7. 実際編:基本ルールはどこまで有効か – 実験基板による基本ルールの検証
   1. 実験基板とパラメータ
   2. パラメータの影響分析
      • デバイスの影響
      • 層構成の影響
      • 電源層分割の影響
      • ビアの影響
   3. パラメータの影響のまとめ
8. 万能ではない基本ルール – その限界と留意点
   1. 基本ルールの限界
   2. 放射特性を決めるメカニズム
   3. 知っておきたい基本ルールの意義と留意点
9. まとめ – これからのノイズ対策設計の展望
• 質疑応答