高周波でのデカップリング配置は「グローバル」に

“Todd Hubing”教授に学ぶ プリント基板EMC

• 著者・講師：櫻井 秋久
• 主催：ZEPエンジニアリング株式会社
• 企画・編集：ZEPエンジニアリング株式会社

電源層-GND層が近い基板はパスコンが広範囲に効く

プリント基板（PCB）設計における電磁両立性（EMC）は，電子機器の信頼性と性能を左右する重要な要素です．特に，デカップリング・キャパシタの配置は，ノイズを抑制し，安定した動作を保証するための鍵です．この記事では，電源層とグラウンド層の間隔が狭い場合のデカップリング・キャパシタの実装方法について解説します．

電源層とグラウンド層の間隔が0.3mm未満のような狭い場合，キャパシタは「グローバル」に働くとされています．これは，キャパシタが基板全体の電源層に対して影響を与えるため，特定のデバイスだけに効果が集中するわけではないことを意味します．したがって，基板上のすべてのデカップリング・キャパシタは，全体の電圧変動に対して共通の役割を果たします．

このような状況では，キャパシタの配置場所は厳密に決める必要はありません．むしろ，基板全体にバランス良くキャパシタを配置し，特に電源層から大きな電流を引き出すデバイスの周辺に十分な数のキャパシタを配置します．

一方，能動素子の電源端子とグラウンド端子のビアを共有してキャパシタを配置することに特別なメリットはありません．むしろ，ビアを共有することでキャパシタや能動デバイスの接続インダクタンスが増し，逆効果を招く可能性があります．そのため，ビア共有は避けるべきです．

間隔が0.3mm以上の場合，局所的なデカップリングが求められます．この場合，キャパシタの位置は極めて重要です．適切な配置により，ノイズ抑制効果を最大化し，デバイスの安定動作を確保できます．

総じて，プリント基板設計においては，電源層とグラウンド層の間隔を考慮しながら，デカップリング・キャパシタの配置戦略を柔軟に調整することが重要です．これにより，最適なEMC対策を講じることができます．〈ZEPマガジン〉

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櫻井 秋久 略歴

• 1982年　九州大学大学院総合理工学研究科修了
• 1982年　日本アイ・ビー・エム株式会社入社．通信端末の製品開発，数値シミュレーションを応用したEMC 製品設計技術の研究，開発に従事
• 2005年　IBM ディスティングイッシュド・エンジニア，技術開発センター長
• 2010年　数値気象予測などIBMの基礎研究成果を活用したソリューション開発に従事
• 2020年　同社退社
• 2021年　株式会社システムデザイン研究所・顧問，山形大学ナスカ研究所教授．iNARTE EMCマスタ・デザイン・エンジニア

Dr.Todd Hubing 略歴

クレムソン大学の電気・コンピュータ工学の名誉教授，LearnEMCの社長．MITでBSEE，パデュー大学でMSEE，ノースカロライナ州立大学でPh.D.を取得．IBMで7年間エンジニアを務め，ミズーリ大学ローラ校で17年間教員を務めた後，2006年にクレムソン大学に入社

クレムソン大学の車両エレクトロニクスのミシュラン教授として，クレムソン車両エレクトロニクス研究所を設立し，車両エレクトロニクス，電磁適合性，ディジタル・シグナルインテグリティの研究プロジェクトを監督し，授業を担当．

同氏が運営するウェブサイト“LearnEMC”では，自動車，航空宇宙，民生用電子機器の各業界で働くエンジニアを対象に，EMCに関する指導，コンサルティング，設計支援を行っている．

電気電子学会(IEEE)フェロー，Applied Computational Electromagnetics Societyフェロー，IEEE Electromagnetic Compatibility Society Past-President．

櫻井 秋久 著書

1. ［Book/PDF］デシベルから始めるプリント基板EMC 即答200，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. EMC概論
3. EMC概論演習，科学情報出
4. ノイズ解決の早道六法

参考文献

1. ［PDF］デシベルから始めるプリント基板EMC 即答200，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD/KIT］ポケット・スペアナで手軽に！基板と回路のEMCノイズ対策 10の定石，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD］Gbps超 高速伝送基板の設計ノウハウ＆評価技術，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD/KIT］3GHzネットアナ付き！RF回路シミュレーション＆設計・測定入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD/KIT］3GHzネットアナ付き！初めてのIoT向け基板アンテナ設計，ZEPエンジニアリング株式会社．
6. ［VOD］Pythonで学ぶ マクスウェル方程式 【電場編】＋【磁場編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
7. ［VOD］Pythonで学ぶ やりなおし数学塾1【微分・積分】，ZEPエンジニアリング株式会社．
8. ［VOD］Pythonで学ぶ やりなおし数学塾2【フーリエ解析】，ZEPエンジニアリング株式会社．
9. Pythonではじめる 数値解析入門 [Vol.1 Pythonの開発環境をインストールする]，ZEPエンジニアリング株式会社．
10. Pythonではじめる 数値解析入門[Vol.2 グラフ描画ライブラリ“Matplotlib”で2次元のグラフを描く]，ZEPエンジニアリング株式会社．
11. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室，ZEPエンジニアリング株式会社．