ノイズ対策はノイズの種類と性質を知ることから始まる

ノイズの発生源：自然ノイズと人工ノイズ、外来ノイズと内部ノイズ

ノイズの発生源は大きく分けて、自然界に元来存在する自然ノイズと、人間が作り出した物や現象による人工ノイズになります。自然ノイズの代表例としては空電雑音(雷放電)、太陽雑音、宇宙雑音などです。ここで、「ノイズ」が「雑音」となっていますが、これらの場合は「雑音」とされることが多いです。人工ノイズに関しては、電気を使う人工物は基本的にノイズを出しています。よく例に挙がるのは、点火プラグやスイッチ、モータなどですが、生活に身近な電子レンジやTV、PCやスマートフォンでも人工ノイズを発しています。

ノイズの発生源に関して、ノイズ源が外部なのか内部なのかという観点があります。自然か人工かという観点はある意味普遍的なものですが、外部か内部という観点はノイズの影響を受けるものを基準に考えますので、ときに入れ替わることがあります。先に示した自然ノイズは基本的に外来ノイズです。人工ノイズには外来と内部の両方があります。

例えばTVを基準にした例だと、ACラインからの雷サージは自然の外来ノイズです。自動車が通ると稀に画像や音声が乱れるのは点火プラグ等で発生する電波が原因で、これは人工の外来ノイズです。このTVは内部にスイッチング電源、そして高速CPUや画像処理LSIを搭載しており、基本的にスイッチングノイズや高速デジタル信号に起因するノイズを発しています。これは人工の内部ノイズです。このノイズはTV自体には影響が出ないように対策が採られていますが、このTVにラジオを近付けるとラジオの受信状態が悪くなり雑音が出ます。これは、ラジオから見ると、TVが発している人工の外来ノイズの影響受けていることになります。

ノイズの伝わり方：伝導ノイズと放射ノイズ

ノイズは、伝導ノイズと放射ノイズの2種類に大別することができます。

伝導ノイズは、電源や信号のケーブル、プリント基板の薄膜配線などの導体を通じて伝わるノイズです。電源ラインと信号ラインの両方に伝わります。電源ラインには、サージ、リプル、スパイク、信号ラインにはアナログ系のフリッカー(1/f)、ショット、熱雑音、デジタル系のクロストーク、反射(リンギング、オーバー/アンダーシュート、ジッタ)などのノイズがあります。

放射(輻射)ノイズは、空中に放出(放射)されるノイズです。ラインに伝導ノイズが存在しノイズ電流が流れている以上、配線やケーブルをアンテナとして電磁波が放出されます。これは不要電磁波であり、つまりノイズ(放射ノイズ)です。

EMC(電磁両立性)

近年、製造する機器にEMCに関する規制や規格への準拠を求められることが当たり前になってきましたので、外来ノイズと内部ノイズの話に関連して、EMCについても若干説明をします。EMCはElectromagnetic Compatibilityの略で、「電磁両立性」や「電磁適合性」などと訳されており、EMI(Electromagnetic Interference)－電磁妨害(電磁干渉、電磁障害)と、EMS(Electromagnetic Susceptibility)－電磁感受性を包括しています。EMCは、電磁妨害(EMI)をしない、電磁妨害を受けても性能を維持できる(EMS)、という2つを両立することを意味しています。EMIには伝導ノイズと放射ノイズの両方があり、EMSではそれぞれに耐量が求められます。

以下の図は、今までの説明をまとめたものです。