ほとんどの回路設計は紙の上では素晴らしく見えます。計算は正しく、コンポーネントの値は最適で、シミュレーションは夢のように実行されます。残念なことに、最初のボードを組み立てると、SPICEで行ったようには動作しません。何が起こったのですか?完璧な設計であっても、システムがひそかな抵抗の犠牲になる可能性があります。
最初に受けた微積分学の授業を思い出してください。関数の積分を行うと、結果の最後には関数の不明なオフセットを表す一般的な「+C」が表示されます。抵抗タグと回路コンポーネントは、ほぼ同じように機能します。1uFのコンデンサを注文すると、実際には1uF + Cが手に入ります。ここで、Cは抵抗値です。この値は不明ではなく、通常はコンデンサのデータシートに記載されていますが、無視すると予期しない動作を引き起こす可能性があります。
コンデンサ
固有の抵抗は コンデンサ データシートではESR（等価直列抵抗）として表示されます。 セラミックコンデンサESRの主な発生源は金属部品のリード線の抵抗だけであり、その値は非常に小さく、100mΩ 未満になることがよくあります。
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電解コンデンサーはまったく別の世界の問題です。 アルミコンデンサ 特に、数十オームのESR値を持つコンデンサは、回路に重大な障害を引き起こすほどです。この直列抵抗は、温度と周波数とともに増加します。この種の抵抗を流れる電流によって発生する熱は、時間の経過とともにコンデンサを徐々に損傷します。そのため、多くの電解コンデンサの定格使用時間はわずか1,000時間です。このESRは実際には容量定格が増加すると減少するため、コストがわずかに増加しても、抵抗が少なく発熱も少ない定格の高いコンデンサを使用する価値がある場合があります。
コンデンサが劣化すると、容量が減少し、タイミングや出力電圧に影響を及ぼし、回路にさまざまな問題を引き起こす可能性があります。異常な動作が発生し、システムに大きなコンデンサがある場合は、ESRをテストするのは簡単です。 コンポーネントテスター。
インダクタ
全て インダクタ は、1つのループ状のワイヤが別のループ状のワイヤに磁場を誘導するという原理に基づいています。ワイヤには固有の抵抗があります。小型のインダクタは通常ワイヤのみを使用し、抵抗は1オーム未満です。コアを使用する大型のインダクタでは、渦電流など、抵抗をさらに増加させる問題が発生します。インダクタにESRがあると考えることは必ずしも間違いではありませんが、より一般的に使用されるパラメーターは品質係数Qです。Qは特定の周波数で測定され、抵抗と比較した誘導リアクタンスの比率です。Q係数は高いほど望ましく、周波数が高くなるにつれて増加することがよくあります。小型のインダクタで良好なQ係数を得るのは非常に難しい場合があるため、設計でこれが問題になる可能性がある場合は、それに応じて基板のスペースを予算に組み込んでください。
配線/トレース
コンデンサやインダクタは、直流電流で駆動すると特に興味深いものではありません。コンデンサやインダクタの特性は消え、単なる小さな部品になります。 抵抗器。 ワイヤー 基板上の銅トレースは常に小さい（またはそれほど小さくない）抵抗であり、高周波で反応性特性を発現する可能性があります。長いコイル状の配線は誘導効果をもたらし、ボード上の隣接する銅トレースはシステムに予期しない静電容量を生成する可能性があります。DCでも、配線と銅は抵抗源として考慮する必要があります。24AWG銅線の1メートルあたりの抵抗は約80mOhmで、セラミック コンデンサのESRと同程度です。標準の2オンス銅箔の6mil幅の銅トレースの抵抗は1インチあたり約50mOhmで、これも長いボードや非常に敏感なボードで意図しない動作を引き起こすのに十分な値です。
シミュレーション通りに動作する設計は存在しませんが、事前に隠れた抵抗を認識しておくことで、ボードを印刷する前に設計を可能な限り完璧に近づけることができます。 マルチメーター 抵抗を見つけるのに役立つかもしれませんが、適切なコンポーネント測定装置は、自宅や会社のラボにとって価値のある投資となるかもしれません。