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SCIENCE AND TECHNOLOGY
分布定数回路のはなし

定価(税込)  2,052円

著者
サイズ B6判
ページ数 224頁
ISBNコード 978-4-526-05189-0
コード C3054
発行月 2003年10月
ジャンル 電気・電子

内容

プリント板の信号パターンの引き回しや部品の配置など、ボード設計に際し、注目されているのが分布定数回路の考え方。数式で難しくなりがちな分布定数回路を、イラストを使い、原理から実際までをやさしく解説する。小社発行「電子技術」誌連載を加筆、修正し書籍化したもの。

目次

目 次

は し が き

第1章 電波だって,伝わるのに時間がかかる

1.1 花火……ピカと光ってから,しばらくたって,ドン 1

1.2 彼と彼女との会話 2

1.3 光とか電気だと…… 3

1.4 プリント板上だと,電気は,1mmを3.33psでつっ走る 3

1.5 BSデジタル放送の場合 5

1.6 画像処理のためでも,時間遅れ 7

1.7 歩幅は?……波長(λ)は? 9

1.8 λf=c……という公式 10

1.9 波長短縮……電磁波の波長が,絶縁物の中だと,空中より,短くなる…… 15

第2章 周波数が低いと,波長が長い!!

2.1 家庭で使っている電気の波長λは,6,000km……!? 19

2.2 1MHzだと,波長は300m 20

2.3 100MHzだと…… 20

2.4 電力の輸出 21

2.5 直流送電 22

2.6 札幌と博多とで,電圧が違う交流送電 23

第3章 電子部品だって,分布定数回路

3.1 ラジオからテレビの時代へ 27

3.2 輸入機の据付工事で,勉強 28

3.3 国産第一号機のテレビ放送機で,苦労した!!……むずかしいのが『波長λの違い』…… 28

3.4 『波長λの違い』で,苦労 29

3.5 『物の寸法』というものを,念頭に置いて考えるのが,分布定数回路……考えない,いや,考える必要のないのが,集中定数回路…… 31

3.6 中途半端な寸法の場合 33

3.7 コンデンサだって,分布定数回路……(1)……だから,段々,薄くなる…… 33

3.8 コンデンサだって,分布定数回路……(2) 37

3.9 インダクタンスは,一目瞭然,分布定数回路 38

3.10 抵抗だって…… 38

3.11 この世にある部品は,すべて分布定数回路 40

3.12 過渡現象を考える回路には,必ず,LかCがある……何故か??…それに対し,Rだけの回路では… 41

3.13 LもCも共に,それ自体,分布定数回路……だからこそ,過渡現象が…… 42

第4章 「ベタアース」「ベタV」だって,共に電子部品……いやいや,一番大切な電子部品なのだ!!…… ……もちろん,分布定数回路……

4.1 「ベタ」「ベタ」というけれど,その間には,電圧差あり……(1) 43

4.2 「ベタ」「ベタ」というけれど,その間には,電圧差あり……(2) 44

4.3 「ベタ」「ベタ」というけれど,その間には,電圧差あり……(3) 46

4.4 半導体とベタパターン 48

4.5 「ベタアース」「ベタV」……本当に効くのか?……という反省……両者共,分布定数回路なので,心配…… 49

4.6 「ベタアース」「ベタV」でも,妥協が必要 52

4.7 ノイズを拾って来るパスコン!?……パスコンに流れる電流の方向は?…… ……電解コンとかダイオードには,方向性を示す記号が,画かれている…… ……なのに,パスコンには電流の流れる方向の表示がない…… 54

4.8 「ベタアース」「ベタV」だけを,抽出してみること 56

4.9 信号パターンのチェックは,ほどほどにして,電気にやらせろ!! 59

4.10 より効果的な「ベタアース」と「ベタV」との対向状況の把握 61

第5章 ケーブルと,そのターミネイション……プリント板の伝送線路でも,同じこと……

5.1 「50Ωのケーブル」というが,何処にも抵抗が付いていないよ!?……ターミネイションの意味…… 63

5.2 電子部品には,LCRの三つがあるが,エネルギーを消耗するのは? 65

5.3 幽霊と金太郎飴 67

5.4 『行った切りのバイバイ』の代表的なのが,「アンテナから飛び出る電波」……それが,

アンテナの輻射抵抗というものなのだ…… 68

5.5 ターミネイション 69

第6章 同軸ケーブルの特性インピーダンスZ06.1 特性インピーダンスZ0は,Lに無関係に,Cで決まる!! 73

6.2 同軸ケーブルのL,C,並びにZ0 75

6.3 同軸ケーブルのZ0は,75Ωが限界!!

……芯線が,細くなり,断線の心配があるから…… 78

6.4 でき損ないの同軸ケーブル……偏心ケーブル…… 79

6.5 Z0はケーブルの太さには無関係 82

6.6 どんな形状のケーブルでも,Cさえ同じなら,Z0は同じ 83

6.7 大電力テレビ放送機のコストダウンのための発想 83

6.8 同軸ケーブルを使ったフィルタで大失敗……自然界は,直角が苦手…… 84

6.9 プリント板のパターンの曲げ方……直角に曲げては,いけない!!…… 88

第7章 ケーブルの特性インピーダンス

7.1 2線式フィーダ 89

7.2 あり得ない,50Ωの2線式フィーダ 90

7.3 大切なハーネスの固定 91

7.4 2線式から3線式,そして6線式へ 92

7.5 2線式フィーダから,同軸ケーブルへ 95

7.6 プリント板のパターンは??……パターンのインピーダンスが,ゼロΩ以下のマイナス??…… 96

7.7 マイクロストリップラインのZ0の式は,近似式 100

7.8 近似式……ということについて 102

7.9 インダクタンスの値もマイナス?? 105

7.10 数学というものは,直角に曲がっている物が,苦手 106

第8章 ケーブルに波が立つ!!……SWRの話……

8.1 定在波比(SWR)とは? 109

8.2 定在波比(SWR)と,その測定法 110

8.3 スリット・ケーブル 111

8.4 ケーブルに「穴を開けたり」,「スリットを切ったり」すると,インピーダンスが高くなる 112

8.5 インピーダンスを,直読できる測定器の登場 113

8.6 SWR=1.0にしたいのだが…………純粋な抵抗など,この世にはない…… 114

8.7 SWR=1にするための工夫 114

8.8 むずかしいGHz帯用の標準抵抗 117

8.9 50Ωのケーブルを,50Ωでターミネイト 118

8.10 50Ωでなく,75Ωでターミネイトすると…… 119

8.11 SWRの値は,同じケーブルの中なら,長さには無関係 123

8.12 SWRの値を知る方法……イミッタンスチャートを使用しての…… 124

8.13 SWR=∞となるのは,負荷がオープンか,ショートの場合 126

8.14 ケーブルの先端を,オープンあるいはショートした場合を,イミッタンスチャートに画くと…… 126

第9章 ケーブルの先端が,オープン,ショートの場合

9.1 先端がショートの場合,発生するのが,反射という現象……集中定数回路では発生せず,分布定数回路ならではの現象…… 131

9.2 先端がオープンの場合 133

9.3 ケーブルの先端を,ショートするとL(インダクタンス),オープンだとC(コンデンサ) 134

9.4 前節は間違い!??先端をショートすると,C(コンデンサ)となり,オープンにする,L(インダクタンス)になる……本当かしら??…… 135

9.5 長さが,丁度,λ/4の場合は?? 138

9.6 ケーブルの先端をショートすると,『無限大の電流が,流れるのではないか?』という心配 139

第10章 プリント板のパターンのマッチング……それが,完璧には取れないのでは??……

10.1 終端をチャンと,ターミネイトして,マッチングを取れ…… ……とは,いうものの??…… 141

10.2 マッチング抵抗さえ挿入すれば,よいのでは??……ところが,それが,ダメなのだ!?…… 142

10.3 「抵抗でターミネイトしても,ダメだ!!」という理由 144

10.4 イミッタンスチャートを使用しての説明 147

10.5 ドライバ側に戻ってきた波形に,凹み(臍)(へそ)がある 152

10.6 臍の発生は,CR充電回路による 154

10.7 集中定数回路では,不要輻射対策上,一番いやらしい “リンギング波形”が発生しない!! 156

10.8 変わってきた終端抵抗についての概念 158

第11章 複雑怪奇な半導体の入力インピーダンス……単に,入力キャパシティだけではない!!……

11.1 リンギングが発生するのは,分布定数回路だからこそ 161

11.2 リンギングの発生を押さえるのに,何か良い方法は? 162

11.3 半導体の入力ピンとアース間に,低い抵抗値の抵抗を挿入する方法 164

11.4 半導体の入力キャパシティCinに,インダクタンスをパラに,挿入して,並列同調させて,Cinを打ち消す方法 165

11.5 分布定数回路で,インダクタンスLを作る方法 168

11.6 影響の大きな半導体のピンから見た,入力インダクタンスLin 170

11.7 入力インピーダンスの表示には,キャパシティだけでは,不十分……直列共振周波数の併記が,必要…… 174

11.8 余談……できる限り,L(インダクタンス)は,使わないように…… 177

第12章 プリント板のパターンと伝送波形12.1 プリント板のパターン(伝送線路)を,通したときの伝送波形 181

12.2 何に驚き,そして,仰天したのか? 182

12.3 知りたいのは,何処の波形? 183

12.4 『芋蔓方式』と『鵜飼方式』 184

12.5 先端がオープンだと,何故,電圧が二倍に上昇するの!?? 188

12.6 ドライバにパルスを入力すると,レシーバには,電圧が,二倍になって戻ってくる 190

12.7 二倍の電圧になる理由 195

12.8 パルスの幅は,いつも一定 195

12.9 身近なモデルによる実験 196

12.10 パルス幅が短いと,二倍の電圧は発生せず!?……「ネクタイ」が,短い場合…… 198

12.11 「二倍にならない場合もある」という,電気的な説明 199

12.12 パターンが長いと…… 201

12.13 ドライバと,レシーバとの間を,パルスが往復する時間は?……パターン(伝送線路)の長さl0と,パルス幅Bとの関係…… 201

12.14 立上り,立下り……熾烈なトップ争い…… 208

第13章 リンギング退治……ドライバに,ダンピング抵抗を挿入しての……

13.1 絶対に必要な,ドライバでのマッチング……そのために,挿入するのが,ダンピング抵抗…… 209

13.2 ダンピング抵抗の抵抗値によって変化する波形 211

13.3 ダンピング抵抗の抵抗値 215

13.4 アンダーシュートの発生 218

13.5 リンギング退治 218

13.6 『パルスの立上り時間』の違いによる,リンギング波形の違い 221

13.7 伝送線路の長さの違いによる,リンギング波形の変化 222

13.8 ダンピング抵抗Rsの決め方……シミュレーションによる…… 225

13.9 バラツキが多い半導体の入力インピーダンス 227

13.10 パターン設計に,分布定数回路の理論が,それほどは,役立たない理由 229

13.11 わからないことが,たくさん!! 230

13.12 たとえ,シミュレータがなくても…… 231

13.13 シミュレータがないときのやり方……これこそが,本当の設計…… 233

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