集中定数、分布定数 | ノイズ対策.com

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集中定数、分布定数

半導体以外の非アクティブな部品の代表は、
R:抵抗、C:コンデンサ、L:コイル になりますが、
それら以外の回路部品である基板パターンやコネクタや
ケーブルなどの電気特性を表す場合には、
R, C, L を使った等価回路やパラメータ特性で表現します。


等価回路は、
その部品の電気経路に対して直列の R, L とGND間の特性の G, C 
で表されます。

1つまたは複数の R, L, G, C で表現できるものを「集中定数」と言い、
R, L, G, C 等価回路が無限に分布していると考える場合を
「分布定数」と言います。

分布定数は単なる回路表現はできないため、
周波数特性で表す Sパラメータなどを用います。

では、どう言った場合が集中定数で良くて、
どうなると分布定数が必要になるかと言うと、
取り扱う周波数と対象部品の大きさの比較で決まってきます。

周波数の波長よりも十分小さい形状の部品や配線であって
近似可能な場合には集中定数を用いる事ができます。

部品の寸法が信号波長に対して無視できる場合・・・集中定数
部品の寸法が信号波長に対して無視出来ない・・・・分布定数
(FR-4基板上の波長は、1MHz:160m, 1GHz:16cm)

おおよそですが、無視できる境目は波長の1/4程度と言われています。

普通の大きさのパターンや部品では、
GHz帯になってくると集中定数では正確な表現ができなくなるため、
分布定数で特性表現する事が必要になってきます。

ケーブルなどの長いものでは、もう少し低い周波数の場合からの
適用が必要になってきます。


次回は、特性インピーダンスについて



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