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6-4. フィルタの基本特性と现実特性の违い

以上で述べた尝颁フィルタの周波数特性は、理论上の基本特性ですので、现実にはこのとおりにならない场合があります。现実の特性が基本特性とは违ってくる要因を知っておくと、部品を选んだり、上手に使おうとするときに役立ちます。ここから先の项では、この要因について説明していきます。

6-4-1. 同じフィルタのようでも効き方はこんなに違う

(1) フィルタの現実特性

フィルタの现実のノイズ除去効果が、先に述べた基本特性とは异なる例として、デジタル回路の电源のノイズに対してバイパスコンデンサを使ったときの测定结果を図1、図2に示します。

(2) 実験回路

図1は実験回路です。20惭贬锄で动作するクロック発振回路をノイズ源にして、电源に発生するノイズを电源配线に引き出して、直径12肠尘のループ状にした配线から放射させています。この电源配线に1μ贵のバイパスコンデンサを取り付けてフィルタとし、ノイズの変化を観测します。

(3) フィルタを使う前

図2は測定結果です。 (a) はフィルタを使わないときのノイズの放射です。測定した30-1000MHzの範囲のほとんど全ての周波数で強いノイズが観測されています。

(4) コンデンサといっても効果は様々

(b) は、理想的に機能するフィルタの例として、3端子コンデンサを使った場合です。すべての周波数範囲でノイズの放射がしっかりと抑制され、ほとんど観測できないレベルになっていることがわかります。
(c) は、バイパスコンデンサとして広く使われているMLCCを、比較的理想に近い取り付け方で使った場合です。3端子コンデンサに比べるとノイズ除去性能は大きく劣っていることがわかります。ただし、すべての周波数でノイズは抑制されています。
(d) は、同じくMLCCを使っていますが、意図的に取り付け方に問題がある条件: 非常に長いリード線をつけて取り付けた場合です。ノイズの抑制効果が非常に小さくなることがわかります。

(5) 本来、ノイズは全く見えなくなるはず

これらの (b) ～ (d) のフィルタ回路は、回路図上では同一で、1μFのバイパスコンデンサです。したがって、基本特性は6-3-2項に示したように、20dB/dec.の傾きを持ったローパスフィルタとなり、まったく同一のはずです。
1μFのコンデンサの基本特性を図3に示します。図2で測定している30MHz以上の周波数域では、挿入損失は70dB以上あります。すなわち、図2 (a) で観測されたノイズは、正しくコンデンサが働けば、グラフからは全く見えなくなっていたはずなのです。
ところが実际に测ってみると、図2のようにノイズが残る场合があり、使う部品によってレベルが大きく违ってくるのです。ノイズ対策を行うときは、现実特性がどうであるのかを确认することが重要です。

(6) 現実特性が基本特性とは違っている原因

このようにフィルタの现実の特性が基本特性と违い、様々となる原因は、図4のようにフィルタ自身の性能の善し悪しによるものと、フィルタと外部との相互作用によるものの2つに分けて考えることができます。
次节でも绍介しますが、まずフィルタ自身のノイズ除去効果が基本特性とは违っています。このことに加えて、フィルタと外部との相互作用によってもフィルタの现実特性は影响を受けます。后者はフィルタが使われる条件に応じて様々に変化します。このため、フィルタの现実特性を理论的に正确に予测することは非常に难しいのが现実です。

6-4-2. フィルタ自身の効果が基本特性とは違っている

フィルタの现実の特性が基本特性とは违っている例として、単纯なコンデンサ、インダクタの周波数特性を理论値と比较した例を図5に示します。
6-3项で述べたように、尝颁フィルタを构成する要素にはコンデンサとインダクタがあります。図5は先の6-3-7で绍介したデータを再编集し、挿入损失の测定値を理论値と比较したものです。100惭贬锄以上の周波数で、现実の特性が理论値から大きく外れていくことがわかります。
このように理论値とは异なる周波数特性を示す领域では、これらの部品は単纯な静电容量やインダクタンスでは表せなくなっています。以降の项では、コンデンサ、インダクタの现実特性について绍介していきます。最初にコンデンサについて少し详しく解説し、この内容を元に、インダクタや尝颁フィルタについて、绍介していく予定です。

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