インピーダンスマッチング | ノイズ対策.com

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インピーダンスマッチング


電気回路の配線線材やプリント基板パターンなどの信号伝送線路は
特性インピーダンスと言う特性数値を持ちます。

半導体デバイスの入力や出力にもインピーダンスの数値があり、
伝送経路や電気回路ブロック内で特性インピーダンスを
全て同じ値に合わせる事をインピーダンスマッチングすると言います。

インピーダンスマッチングのメリットは何かと言うと、
出力−伝送路−入力 と言う信号の伝達経路において
全てのエネルギーが無駄なく伝達するためにロスの無い信号伝送状態が
できあがります。

インピーダンスマッチングしていない場合は、
マッチングしていない端点でエネルギーの反射が起こるために
一部の信号が出口方向に戻り、伝送路で遅延したその信号が
伝送信号の元波形に混ざる事によって起こる信号波形の乱れや
信号伝達ロスの波形劣化が起きてしまいます。

高周波信号回路になればなるほど信号波形の乱れや
劣化の特性に対する影響が大きいために
インピーダンスマッチングする回路が増えてきます。

50Ωインピーダンスや 100Ω差動インピーダンスとかは、
インピーダンスマッチングする系の代表例です。


しかしながら、
100MHz以下のような通常のデジタル信号回路では
インピーダンスマッチングさせている回路はほとんどありません。

なぜかと言うと、
インピーダンスマッチングをするには
専用の特別なデバイスやプリント基板パターンの
インピーダンスコントロール指定などが必要になってくるからです。

通常のデジタルIC出力は 10〜数10Ω、
プリント基板パターンは 30〜80Ω程度、
デジタルIC入力は 数100k〜数MΩのインピーダンスになります。

低い周波数の信号では
インピーダンスマッチングしていなくても
動作に大きな影響が無い場合が多く問題が起きにくいのですが、
クロック信号や 100MHzに近い信号やそれ以上になってくると
誤動作を引き起こす問題が発生する場合が多くなります。

そういった状態を回避するために、
簡単に擬似的なインピーダンスマッチングをする事ができます。

その方法が、直列終端(ダンピング抵抗)や並列終端です。

直列終端はデバイス出力側に直列に抵抗を追加して
出力特性インピーダンスを大きく見せかける方法で、
並列終端はデバイス入力側の GND間に並列に抵抗を追加して
入力特性インピーダンスを並列抵抗で小さくするものです。


それぞれ、特徴やさまざまな方式があるため別コラムで解説します。



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