ノイズ
効果的なデカップリングコンデンサの使い方 ポイント2
2018.06.26
この記事のポイント
・効果的なデカップリングコンデンサの使い方として、①複数を使用する、②コンデンサのESLを下げる、2つのポイントがある。
・コンデンサのESLを減らすことによって高周波特性を改善し、より効果的に高周波ノイズを低減することが可能。
・同静電容量でも、サイズや構造の違いでよりESLの小さいコンデンサが存在する。
前回は、「効果的なデカップリングコンデンサの使い方」のポイント1として、「複数個のデカップリングコンデンサを使用する」ことを説明しました。今回は、「ポイント2」について説明します。
- ・ポイント1:複数個のデカップリングコンデンサを使用する
- ・ポイント2:コンデンサのESL(等価直列インダクタンス)を減らす
- ・その他の注意点
ポイント2:コンデンサのESLを減らす
デカップリングコンデンサの効果的な使い方の2つ目のポイントとして、コンデンサのESL、等価直列インダクタンスを減らすアプローチがあります。ESLを減らすといっても、個体のESL自体を変えることはできませんので、「同じ静電容量でもESLの小さいコンデンサを使う」ことになります。ESLを減らすことによって高周波特性を改善し、より効果的に高周波ノイズを低減することができます。
・同じ静電容量でもサイズの小さいコンデンサを使用する
積層セラミックコンデンサ(MLCC)には、同じ静電容量でもいくつかのサイズが違うパッケージが用意されていることがあります。ESLは端子部分の構造に依存します。サイズが小さいコンデンサは基本的に端子部も小さく、通常ESLは小さくなっています。
ノイズ対策において、より高い周波数でのノイズを低減する必要がある場合には、サイズの小さいコンデンサを選択する方法があります。
・ESLの低減を図ったコンデンサを使用する
積層セラミックコンデンサ中には形状や構造によってESLの低減を図ったタイプがあります。
図に示されているように、一般的なコンデンサは短辺側が電極になっていますが、LW逆転タイプは逆に長辺側が電極になっています。L(長さ)とW(幅)が逆転していることに由来する呼称です。電極の幅を広げることでESLの低減を図ったタイプです。
3端子コンデンサは、一般のコンデンサ(2端子)の周波数特性を改善するために構造を工夫したコンデンサです。3端子コンデンサは2端子コンデンサの片方の端子(電極)の他端を外に出し貫通端子とし、もう一方の端子をGND端子としています。上図では、入出力電極が両端が出ている貫通端子に相当し、左右の電極は当然ながら導通しています。この入出力電極(貫通端子)とGND電極間に誘電体がありコンデンサとして機能します。
電源や信号ラインに入出力電極を直列に挿入し(入出力電極の一方を入力側に他方を出力側に接続)、GND電極はグランドに接続します。これにより、入出力電極のESLはグランド側に含まれないためグランドのインピーダンスは非常に低くなります。また、入出力電極のESLはノイズの経路に直接挿入されることによって、ノイズの低減(挿入損失を上げる)に寄与します。
GND電極は長辺側に対に配置することでESLを小さく抑え、さらに並列接続になることからESLは半分になります。
このような構造から3端子コンデンサは非常に低いESLに加えてESRの低く抑えてあり、同静電容量で同サイズの2端子タイプに比べ大幅な高周波特性の改善が可能です。
次回は、関連するいくつかの注意点について説明をする予定です。