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抵抗のモデリング方法(3素子モデル)

 

以前の記事で「ノイズ対策における抵抗の役割」を紹介しました。

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ノイズ対策における抵抗は、高周波を減衰させて波形をなまらせることが主な役割です。

では、どの程度波形がなまるのか?

その確認に必要なものが「回路シミュレーター」、そして部品のモデリング技術です。

高周波回路シミュレーター「QucsStudio」の導入方法(無料) 以前、フリーのツールとして「AppCAD」の機能を紹介しましたが、さらに無償ツールのご紹介です。 ...

というわけで、今回の記事では「抵抗のモデリング」について紹介します。

 

1素子モデル

もっとも単純なモデルです。

このモデルは周波数特性を持たないため、理想的な抵抗素子としてふるまいます。

抵抗記号

「直流回路のシミュレーション」や「抵抗の分圧回路」では使用できますが、ノイズを考慮したシミュレーションには適用できません。

分圧回路分圧回路 出典:高精度計算サイト

 

2素子モデル

抵抗とインダクタを組み合わせたモデルです。

抵抗は「抵抗値」そのものを表し、インダクタは「抵抗内部や配線のインダクタンス」を表します。

抵抗_2素子

およそ100kHz以下の周波数範囲で使用できるモデルです。

スイッチング電源の波形解析やスナバ回路のモデルとして使用できることがあります。

 

3素子モデル

高周波のシミュレーションにおいては、最もメジャーなモデルです。

抵抗とインダクタの直列回路に、並列にコンデンサが組み合わさったモデルです。

抵抗_3素子モデル

ノイズ対策を考慮したシミュレーションを実施する場合は、この「3素子モデル」がおすすめです。

抵抗器メーカーの等価回路も、このモデルが採用されています。

抵抗_3素子_インピーダンス特性

4.7kΩの抵抗の周波数特性を見ると、10MHz以下の周波数範囲では一定のインピーダンスを示しますことがわかります。

一方で10MHz以上の周波数範囲になると、並列のコンデンサ成分が支配的になりインピーダンスが低下していきます。

抵抗_3素子_位相特性

位相特性からも、コンデンサ成分が支配的になっていることがわかります。

 

おわりに

抵抗のモデリング方法について紹介しました。

EMC設計のシミュレーションでは、部品のモデリング技術が非常に重要な技術です。

 

部品メーカーからは、回路シミュレーション用に「TouchStoneファイル(実測データ)」が提供されていることがあります。

「TouchStoneファイル」が提供されていれば、モデリングは必要ありません。

しかし、多くの抵抗部品は「TouchStoneファイル」が提供されていないので、等価回路をモデリングする必要があります。

 

3素子モデルであれば、EMC設計においてもある程度の精度が見込めるので、まずは一度モデリングしてみてください。

抵抗以外にも「コンデンサ」や「コイル」のモデリング方法も紹介しています。

そちらも合わせてご確認ください。

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今回は以上です。

最後までお読みいただき、ありがとうございました。

 

ABOUT ME
エンジャー
EMCやノイズ対策に関する情報発信を日々行っています。 ( iNarte EMC Engineer、第一級陸上無線技術士)

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