インピーダンス整合 （インピーダンスマッチング）を更新しました
インピーダンス整合（インピーダンスせいごう) の英語表記は、 impedance matching で、インピーダンスマッチングともいいます。
インピーダンスとは、交流回路における電流の流れにくさを表す量です。直流回路の電気抵抗にあたります。 インピーダンス整合（インピーダンスマッチング）を一言でいうと、 「信号を送り出す側のインピーダンスの値と信号を受け取る側のインピーダンスの値を同じにすること」です。 電気信号の受け渡しをする際、必ず有限のインピーダンスを持っており、送り出す側の出力インピーダンスはゼロ、あるいは無限大とはなりません。
電源から負荷に伝送される電力が最も大きくなるようにすることを電気回路において整合（マッチング）といいます。 これは二つのインピーダンスが互いに例えばともに抵抗ならば同じ値のときに満たされますが、 この条件を満たすようにインピーダンスを調整し整合させることをインピーダンス整合（インピーダンスマッチング）といいます。 線路の特性インピーダンスと負荷のインピーダンスが整合（マッチング）していないと伝送線を通して負荷をつなぐ場合、反射が生じて波ができます。
これはデジタル回路では誤動作の原因ともなります。理由としては反射波の存在は送信の波形の劣化が生じるがらです。 これを整合させるには，変圧器などを間に入れてインピーダンスの変換を行います。
高周波回路においてはインピーダンスマッチングは、反射の影響を低減するために必要となってきます。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。
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、50Ωのインピーダンスや100Ω差動インピーダンスなどは、インピーダンスマッチングの代表例です。
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る為
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。
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。
そのような問題を回避するために、簡単に擬似的に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、ダンピング抵抗（直列終端）や並列終端です。
直列終端（ダンピング抵抗）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。
特徴やさまざまな方式がありますが、プリント基板でよく使用されるダンピング抵抗はデバイスの出力側に直列に抵抗を挿入する方法です。
ダンピング抵抗でインピーダンスマッチングをするには信号伝送先のデバイス入力端の信号波形をオシロスコープで観測しつつ、抵抗を付け替えて最適な抵抗値を探る事になりますが、多数の信号線路でそれを実施するには多大な工数がかかるため困難になって来ています。
SIシミュレーションが実施されるようになってきておりますので、デバイスのIBISモデルを入手するだけでプリント基板の試作前に信号波形シミュレーションが簡単に実施でき、ダンピング抵抗値の最適値やダンピング抵抗の必要/不要を検証することが可能です。
信号波形シミュレーションご依頼時は、ダンピング抵抗が回路上に入っていても最適な値となっておらず、マッチングされていない場合や、プリント基板上での位置が適切でない場合があります。最適なダンピング抵抗値やダンピング抵抗の必要/不要を検証してご提案させて頂いています。
インピーダンスが整合（インピーダンスマッチング）していないときは、希望する出力が思うように出なくなったり、 電波障害や感電などが起きるケースもあります。高周波回路においては無限長線路が接続されているのと同等にするのが普通ですので、何も接続されない終端には終端抵抗を接続します。 電力を無駄に消費してしまうことになりますが、品質保持のためには必要な措置です。
インピーダンス整合（インピーダンスマッチング）についてはこちらもご参考ください。
