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バイパスコンデンサについて質問です。

ある業者の作った生体信号用アンプの調子が悪いので、回路を調べていて気が付いたのですが、バイパスコンデンサが正負の電源ライン(+/-12V)の間に入っています。これって正しい使い方でしょうか。これまでに調べたバイパスコンデンサの使用例を見ると、電源とグラウンドの間にバイパスコンデンサを入れていますし、又そうしなければ基準電位(GND)に対して電源電圧を一定に保つことにはならないように思いますが。
もう一つ疑問なのは、このアンプは一回路につきオペアンプを4個使っていますが、バイパスコンデンサが入っているのは初段のオペアンプだけで残りの3個には入っていません。これも電源ラインを経由したノイズを拾う原因になりうるでしょうか。

よろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

バイパス・コンデンサは、機能的に2種類にわけられます。


バルク・キャパシタとデカップリング・キャパシタです。
各ICの安定動作のために入れるのはバルク・キャパシタで、他のICに干渉する・他のICから干渉されるのを防ぐのは、デカップリング・キャパシタです。
正負の電源ライン(+/-12V)の間に入っているのは、バルク・キャパシタです。
生体信号用アンプとゆうことですから、必要帯域が狭くICのPSRR(電源変動除去比)が充分大きくて、デカップリング・キャパシタは不要とゆうことかもしれません。

いろんな回路を見るとわかりますが、インダストリー用途(産業機器)では、バルク・キャパシタとデカップリング・キャパシタがしっかり入っていますが、コマーシャル用途(民生機器)ではほとんど入っていません。
1銭でも安くしたいとゆう設計思想の表れです。
その業者の設計担当は民生機器の設計経験が豊富で、産業機器の設計にはなれていないとゆうことでしょう。
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この回答へのお礼

有難うございます。

このアンプ、当初一回路だけ作って動作させていたときは問題なかったのですが、回路数を4つに増やした途端にノイズが入りだしたという経緯があります。生体信号はもともとの信号が微小(脳波などは数μV)なせいか、デカップリング・キャパシタを省いた上にICの数を増やすと相互の干渉が無視できなくなるということでしょうか。

業者のアンプにこちらでデカップリング・キャパシタを追加したところかなりS/N比が改善しました。まだ、グラウンドや電源の取り回しなどに疑わしい点が残っていますが、方向性が見えてきたと思います。

アドバイス、大変有難うございました。

お礼日時:2008/04/29 18:10

>バイパスコンデンサが正負の電源ライン(+/-12V)の間に入っています。

これって正しい使い方でしょうか。

回路が-12Vを基準に動作しているのであればあっていると思います。
私なら(+12V、GND間)(-12V、GND間)
それぞれにコンデンサを入れますが、コスト削減のためかもしれません。

>バイパスコンデンサが入っているのは初段のオペアンプだけで残りの3個には入っていません。これも電源ラインを経由したノイズを拾う原因になりうるでしょうか。

バイパスコンデンサの目的は電源ラインのノイズ取りではありません。
電源ノイズ対策はあくまでも基板への入力点だけで行います。
バイパスコンデンサはICの駆動での電流吸い込みにより、電圧が低下するのを防ぐのが目的です。
http://d.hatena.ne.jp/keyword/%A5%D1%A5%B9%A5%B3 …

とはいえICには全てパスコンをいれるのが常識だと思いますが。
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この回答へのお礼

ご回答有難うございます。

>回路が-12Vを基準に動作しているのであればあっていると思います
ということは、GNDを基準に動作している回路の場合、電源とGNDの間にパスコンを入れなければいけないということですね。実際このアンプ、電源回路の直近では正負電源とGNDの間にパスコンを入れているのですが、ICの直近では正負電源の間にしか入れていません。

>ICには全てパスコンをいれるのが常識だと思いますが。
他の方の回路例を見ても大抵そうしていますね。理由は個々のICの電流消費による電源電圧の変動が他のICに干渉するのを防ぐためと解釈してよろしいでしょうか。

お礼日時:2008/04/27 10:52

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Qオペアンプに使用するパスコンは何故0.1μFなのでしょう?

いろいろ本を見てもパスコンは0.1μFをつければいい。という内容が多く、
何故パスコンの容量が0.1μFがいいかというのがわかりません。
計算式とかがあるのでしょうか?

Aベストアンサー

下記の「図2コンデンサの特性:(b)」を見てください。
http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

0.1μFのセラコンは、ほぼ8MHzで共振しています。
つまり8MHzまではキャパシタとしての特性を示しており、これより高い周波数ではインダクタと
なってしまうことがわかります。

0.1μFは単純に計算すると8MHzで0.2Ωのインピーダンスを示し、これは実用上十分低い
インピーダンスと考えられます。
つまり、大ざっぱにいって、10MHzまでは0.1μFのセラコンに守備を任せることができるわけです。
(従って、当然のことですが、10MHz~1GHzを扱うデバイスでは0.1μFでは不十分で、0.01μF~10pFといったキャパシタを並列に入れる必要が出てきます)

では低域の問題はどうでしょうか?
0.1μFは1MHzで2Ω、100kHzでは20Ωとなり、そろそろお役御免です。
この辺りからは、電源側に入れた、より大容量のキャパシタが守備を受け持つことになります。
(この「連携を考えることが、パスコン設計の重要なポイント」です)

ここで考えなければならないのが、この大容量キャパシタと0.1μFセラコンとの距離です。
10MHzは波長30mです。
したがって、(これも大ざっぱな言い方ですが)この1/4λの1/10、すなわち75cmくらいまでは、回路インピーダンスを問題にしなくてよいと考えます。

「1/40」はひとつの目安で、人によって違うと思いますが、経験上、大体これくらいを見ておけば、あまり問題になることはありません。
厳密には、実際に回路を動作させ、て異常が出ればパスコン容量を変えてみる、といった
手法をとります。

上記URLは、横軸目盛りがはっきりしていないので、お詫びにいくつかのパスコンに関するURLを貼っておきます。
ご参考にしてください。
http://www.rohm.co.jp/en/capacitor/what7-j.html
http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/contents/2004/tr0409/0409swpw.pdf
http://www.murata.co.jp/articles/ta0463.html

参考URL:http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

下記の「図2コンデンサの特性:(b)」を見てください。
http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

0.1μFのセラコンは、ほぼ8MHzで共振しています。
つまり8MHzまではキャパシタとしての特性を示しており、これより高い周波数ではインダクタと
なってしまうことがわかります。

0.1μFは単純に計算すると8MHzで0.2Ωのインピーダンスを示し、これは実用上十分低い
インピーダンスと考えられます。
つまり、大ざっぱにいって、10MHzまでは0.1μFのセラコンに守備を任せることができるわけ...続きを読む

Qパスコンの容量の計算の仕方について

15V-ACアダプタから直接15Vの電源が必要な片電源オペアンプに電源を供給しようと考えているのですが
このときに使うパスコンの容量はどうやって決めれば良いのでしょうか?

私は一般的には0.1μFの積層セラミックスコンデンサだけを使い、スイッチングノイズの多い電源の場合にのみ、
追加で数十μFのタンタルコンデンサを加えるようにしているのですが、
こんなアバウトの決め方では何となく不安です。

回路に必要な電流量や電源のリップルノイズ量などから最適な容量を計算する方法がありましたら教えて下さい。

Aベストアンサー

一般に「パスコン」と呼ばれているコンデンサは,目的によって
1.デカップリング・コンデンサ
2.バルク・コンデンサ
の2種類に分けられます.
デカップリング・コンデンサは,他回路からの妨害を防ぎ,他回路へ妨害を与えないようにいれます.
バルク・コンデンサは,回路へ直流的なエネルギーを供給するために入れます.
デカップリング・コンデンサの計算は非常に難しく,ここに書かれているようにシミュレーション・ソフトを用いて行います(要登録).
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20080920/158280/
ここまでやる気がないならば,カット&トライでしょう.
バルク・コンデンサCは,電流Iと電流変動周期Tに対し許容電圧変動ΔVから
C=IT/ΔV
で計算できます.
ところで,タンタルは発火しやすいんで,止めた方がエエでしょう.
http://www.kyocera.co.jp/prdct/electro/pdf/tech_info/niobium_j.pdf
タンタルも(酸化)ニオブも焼結体のためESRが大きいんで,ESRの小さい箔型の固体アルミ電解(OSコンとか機能性高分子コン)がエエです.

ところで,ACアダプタはどんなタイプでしょう.
大きくて重いのは,内部に商用トランスと整流平滑回路が入っていて,無負荷やオペアンプ程度の負荷では高圧が出ますから,7815等の3端子レギュレータを入れればエエでしょう.
秋月で売っている超小型はスイッチングタイプです.
オペアンプの場合,数10kHz以上の電源変動除去比(PSRR)があまりないんで,ここに書いてあるようなLCフィルタは必須です.
http://unkochinchin.blog4.fc2.com/blog-entry-145.html
LはAC用のコモンモードチョークを使用します.
なぜかとゆうと,スイッチングノイズ(スパイクノイズ)はコモンモードで出てくるからです.
AC用のコモンモードチョークは絶縁のために密着して捲いてないため,大きなノーマルモードのインダクタンスがあり,それでスイッチングリップルノイズも除去できます.

一般に「パスコン」と呼ばれているコンデンサは,目的によって
1.デカップリング・コンデンサ
2.バルク・コンデンサ
の2種類に分けられます.
デカップリング・コンデンサは,他回路からの妨害を防ぎ,他回路へ妨害を与えないようにいれます.
バルク・コンデンサは,回路へ直流的なエネルギーを供給するために入れます.
デカップリング・コンデンサの計算は非常に難しく,ここに書かれているようにシミュレーション・ソフトを用いて行います(要登録).
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/2008...続きを読む

Q初めて両電源のOPアンプを使うことになったのですが、負電源の扱いに困っ

初めて両電源のOPアンプを使うことになったのですが、負電源の扱いに困っています。
DC電圧源A、Bがあったとして、

電圧源A:+端子をOPアンプのVcc、-端子をGND
電圧源B:+端子をGND(すなわち電圧源Aの-端子と共通)、-端子を-Vcc

というように接続して良いのでしょうか。ご指導お願いします。

Aベストアンサー

心配なことがあります。
1)電源に共通端子がついていて、出力端子の+-どちらも、選択的に
  共通端子に接続可能であるかどうか。
  そうでなければ、お勧めしません。

2)両電源の出力電圧の絶対値の差はどれくらい許容されるのか。
  正負の電圧のバランスを常にとるトラッキング電源を使った
  方がよいと思います。
  電源の負荷により、電源電圧は内部抵抗により電圧が低下します。
  両電源の負荷に差があると、両電源の出力電圧に差が生じます。

以上ご検討ください。

Qカップリングコンデンサの容量は大きくしすぎるとよくない?

以前、カップリングコンデンサの容量を大きくしすぎるとよくない(直流を通過させてしまう?)
という話をどこかで目にした覚えがあるのですが、本当でしょうか?
(どこで目にしたのかは忘れてしまったのですが)

Aベストアンサー

はじめまして♪

回路上の設計にもよりますが、コンデンサーの容量を増やしても直流がそのまま通過する事は一般的にありません。

しかし、設計上の適した容量と言う物が有りますので、むやみに変更する事は止めるべきです。

昔のアナログ回路では実装の電線によるL分やC分なども考慮した回路図からは理解出来ない設計製品も多数有ります。
 
単純に「良い」「悪い」かと 質問されるレベルでは、本質的解決やスキルアップには繋がらないと思います。(なんて おおきな事が言えない 素人です。ごめんなさい。)

Q抵抗の1/2W、1/4Wの違いについて

 クルマのLED工作で抵抗を使おうと思っています。

 その時 抵抗には、〇Ω以外にも
1/2W、1/4W等の規格があるのですが、よくわかりません
調べてみたところ<電力消費>という
キーワードが分かりましたが他がサッパリ・・・・

・例えば (+)1/4W 430Ω LED (-)という場合
抵抗を 1/2W 430Ωでは、ダメなのですよね?
 1/2Wの場合 〇Ωになるのでしょうか?

・また、1/2W、1/4Wは、単純に大きさ(太さ、長さ)で
判別がつくのでしょうか?

Aベストアンサー

抵抗が焼ききれずに使用できる or 性能を保証できる電力です。

例えば1kΩの抵抗に24Vの電圧を与えると、抵抗はP=V*I=(V^2)/R=0.576Wの電力を熱として消費します。
1/2W抵抗は0.5Wまでしか持たないので1W抵抗を使用することになります。
一瞬でも定格を越えるとダメなので、通常は余裕を持って考えます。

>・例えば (+)1/4W 430Ω LED (-)という場合
>抵抗を 1/2W 430Ωでは、ダメなのですよね?

定格を満たしているため問題ありません。

>・また、1/2W、1/4Wは、単純に大きさ(太さ、長さ)で
>判別がつくのでしょうか?

大抵の場合大きさで分かります。長さも太さも違います。
同一シリーズであれば確実にワット数の大きいほうがサイズがでかいです。
(1/2W>1/4W)

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1314083328

QVccとVddの違い

トランジスタのバイアス電圧などでよくVccとかVddとかかかれているのをみます。
Vccのccとは何の略で、Vddのddとは何の略なのでしょうか?
また使い分け方を教えて下さい。

Aベストアンサー

cはコレクタ,dはドレインの略です.
Vcと表記すると該当のトランジスタ1個のコレクタ電圧を指しますよね.
Vccという表記は,それと明確に区別するために使われていると思います.
ccで,複数のトランジスタのコレクタを意味しているのでしょう.
つまり,ccは「コレクタ側電圧(電源)」,ddは「ドレイン側電圧(電源)」
と考えればよいでしょう.
ちなみに,Veeでエミッタ側のマイナス電源(NPNの場合)を表します.
それと,ccとかddとかは,大文字でCC,DDと表記することが決まっている
はすです.小文字の場合は「小信号」を意味するからです.
IEEEやJEDECで表記の規則が手に入るはずです.

Qカップリング/デカップリング/バイパス-コンデンサの役割に関して

少しパスコン周りについていくつか質問してもよろしいでしょうか?

http://oshiete.eibi.co.jp/qa111859.html
検索してみると、上記のようにずばりそのまま質問したい内容を質問してらっしゃる方がいらっしゃいました。
でも、この回答だけだとまだ釈然としません。

・カップリングコンデンサとは単なるハイパスフィルタみたいなものですよね?なぜこのような名前がついているのでしょうか?


・デカップリングコンデンサとバイパスコンデンサの違いがよく分かりません。どちらも交流を逃がすためのもののようなのですが、交流の起源の違いなのでしょうか?

・バイパスコンデンサについてなのですが、これはよくOPアンプなどの端子のすぐそばに接続した方が良いと言われますが、これはもし離れた位置で接続してしまうと、バイパスコンデンサと素子の間でループを作ってしまい容易に電磁誘導によりノイズが発生するからだと考えて良いのですよね?

・それと直流電流回路にはパスコンが使われますが、例えば300kHzとか300MHzの信号を送りたい場合、バンドパスフィルタでのみノイズ除去を行うのでしょうか?こういった高周波回路ではパスコンは全く使わないと考えて良いのでしょうか?

・ハイパスフィルタやローパスはRCを使うことで簡単に作ることが出来るのは知っているのですが、
これらはいずれも抵抗器を持っているので直流に対しても電圧降下を起こさせますよね?
これは完全になくさせたい場合どうすれば良いのでしょうか?よく市販されている電源が必要なフィルタ素子を使えば良いのでしょうか?


この5点お願い致します。

少しパスコン周りについていくつか質問してもよろしいでしょうか?

http://oshiete.eibi.co.jp/qa111859.html
検索してみると、上記のようにずばりそのまま質問したい内容を質問してらっしゃる方がいらっしゃいました。
でも、この回答だけだとまだ釈然としません。

・カップリングコンデンサとは単なるハイパスフィルタみたいなものですよね?なぜこのような名前がついているのでしょうか?


・デカップリングコンデンサとバイパスコンデンサの違いがよく分かりません。どちらも交流を逃がすためのも...続きを読む

Aベストアンサー

カップリングコンデンサ:(直流は遮断するが)交流信号に対しては(前段と後段を「接続」して)通すので、「カップリング」かと思います。

バイパス、デカップリング:着目点の違いでしょう。交流成分が不要な所を通らないように迂回(?)させる、とみればバイパスですし、
交流を迂回させることでふたつの回路で交流による干渉を断ち切っている、とみればデカップリングです。

バイパスコンデンサを素子の直近につけるのは、バイパスコンデンサまでの電線が抵抗やコイル(交流に対してインピーダンスがあがる)として作用するのを防ぐ、という意味合いもあります。(こういう成分があると、高い周波数でのバイパス効果が相殺されたりする)

高周波回路でもバイパスコンデンサは使います。

Qトランジスタの破壊の原理について教えてください

トランジスタの破壊について教えてください。
例えばVBEO=5Vとした場合にエミッタ-ベース間に5V以上の逆電圧がかかった場合に
電流が流れることによりトランジスタは破壊するのでしょうか?それとも電圧がかかるだけで破壊するのでしょうか?
対策としてベースに逆流防止のためダイオードを入れた場合には(微笑しか)電流は流れないので、
電圧がかかっても破壊には至らないと考えてよいでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

エミッタ-ベースはダイオードと考えて下さい 当然耐えられる逆電圧があります
数V~十数Vで これを超えますと電流が急に増え熱で劣化叉は壊れます

何を目的の回路かによって対策は変わります と言いますのは対策によって目的の増幅回路等に影響を及ぼすからです
逆流防止のためダイオードを入れた場合も当然影響しますので良く検討して下さい

スイッチング用トランジスターはエミッタ-ベース間逆耐圧が高いのでパルス動作には良く使われます
と言うよりパルス回路では逆電圧が掛ける事が多いので初めから高く作られているのです

Q回路の用語でNCとは何ですか?

http://jp.hamamatsu.com/resources/products/ssd/pdf/s7379-01_etc_kmpd1053j06.pdf

このページの「外形寸法図」のところに書いてある
NCって何なのでしょうか?
お願い致します。

Aベストアンサー

ノーコネクト(NoConnect)の略で、どこにもつながらないと言うことです。

Qプルアップ抵抗値の決め方について

ほとんどこの分野に触れたことがないので大変初歩的な質問になると思います。

図1のような回路でプルアップ抵抗の値を決めたいと思っています。
B点での電圧を4.1Vとしたい場合について考えています。その場合、AB間での電圧降下は0.9Vとなります。

抵抗値×電流=0.9Vとなるようにプルアップ抵抗の値を決めるべきだと考えていますが、この抵抗に流れる電流が分からないため、決めるのは不可能ではないでしょうか?

抵抗値を決めてからやっと、V=IRより流れる電流が決まるため、それから再度流れる電流と抵抗を調節していって電圧降下が0.9Vとなるように設定するのでしょうか。どうぞご助力お願いします。



以下、理解の補足です。
・理解その1
ふつう、こういう場合は抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が決まっていることが前提だと考えていました。V=IRを計算するためには、この変数のうち2つを知っていなければならないからです。
また、例えば5V/2Aの電源を使った場合、マイコン周りは電源ラインからの分岐が多いため、この抵抗に2A全てが流るわけではないことも理解しています。

電源ラインからは「使う電流」だけ引っ張るイメージだと理解しているのですが、その「使う電流」が分からないため抵抗値を決定できません。(ポート入力電流の最大定格はありますが…)


・理解その2
理解その1で書いたように、抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が必要だと理解しています。図2を例に説明します。Rの値を決めたいとします。
CD間の電圧降下が5Vであることと、回路全体を流れる電流が2Aであることから、キルヒホッフの法則より簡単にRの値とそれぞれの抵抗に流れる電流が分かります。今回の例もこれと同じように考えられないのでしょうか。

ほとんどこの分野に触れたことがないので大変初歩的な質問になると思います。

図1のような回路でプルアップ抵抗の値を決めたいと思っています。
B点での電圧を4.1Vとしたい場合について考えています。その場合、AB間での電圧降下は0.9Vとなります。

抵抗値×電流=0.9Vとなるようにプルアップ抵抗の値を決めるべきだと考えていますが、この抵抗に流れる電流が分からないため、決めるのは不可能ではないでしょうか?

抵抗値を決めてからやっと、V=IRより流れる電流が決まるため、それから再度流れる電流と抵抗を調...続きを読む

Aベストアンサー

NO1です。

スイッチがONした時に抵抗に流れる電流というのは、最大入力電流や最大入力電圧
という仕様から読めば良いのでしょうか。
→おそらくマイコンの入力端子の電流はほとんど0なので気にしなくてよいと思われます。
入力電圧は5Vかけても問題ないかは確認必要です。

マイコンの入力電圧として0Vか5Vを入れたいのであれば、抵抗値は、NO3の方が
言われているとおり、ノイズに強くしたいかどうかで決めれば良いです。
あとは、スイッチがONした時の抵抗の許容電力を気にすれば良いです。
例えば、抵抗を10KΩとした場合、抵抗に流れる電流は5V/10kΩ=0.5mAで
抵抗で消費する電力は5V×0.5mA=0.0025Wです。
1/16Wの抵抗を使っても全く余裕があり問題ありません。
しかし、100Ωとかにしてしまうと、1/2Wなどもっと許容電力の大きい抵抗を
使用しなければいけません。
まあ大抵、NO3の方が書かれている範囲の中間の、10kΩ程度付けておけば
問題にはならないのでは?


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