どなたかグランドループについての
詳細なメカニズムについてご存知の方いらっしゃいますでしょうか?

グランド間に電位差がある場合に、グランド間に電流が流れ
色々な機器に対して障害が発生するまでは分かるのですが
その回り込んだ電流がどの様なループを描き流れるのかが
知りたいのですが

どなたかご存知の方教えていただければ助かります。

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A 回答 (3件)

こんにちは。

ir-ledです。

訂正します。下記の行,間違ってました。

(正)
建物の接地電位「E」←←←←←←←←←←←←←←←←
→Aフロアコンセント「E」                    ↑
→Aフロア機器の「E」~同機器I/FコネクタのFG端子  ↑
→I/Fケーブルシールド線                   ↑
→Bフロア機器I/FコネクタのFG端子~同機器の「E」  ↑
→Bフロアコンセント「E」                    ↑
→建物の接地電位「E」→→→→→→→→→→→→→→→

では。
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こんにちは。



エンジニアか営業技術の方でしょうか?
実践的なことみたいですので,補足して頂いて,完全に墓穴掘っちゃってます。(泣)
泣いていてもしょうがないので,分かる範囲で・・。

先ず,確認させて下さい・
>Aフロア
>R-S  100[V]
>R-E  50[V]
>S-E  50[V]
不勉強で,すみません。この電源はUPSみたいなものですか?

>すると、S-E間がモデムのグランドレベルと等しくなるため
モデムのグランドレベルは「E」です。
機器の"FG"とか"GND"で表現される接地用端子はACプラグの「E」に接続されています。
そうゆう意味で書かれたんですよね?

>フロアA、フロアBのグランドレベルが相違となるため
上記の事からグランドレベルは同じです。
厳密に言うと数Vの電位差はあるでしょうが,何十Vもの差はありません。
余談になりますが,火力発電所や石油精製所などのプラントでは,何百Vもの電位差を持つ
装置間でデジタル/アナログ信号を伝送します。そう言う次元から言うと「同電位」と見なせます。


それでは本題に・・
グランド電位の違いによる弊害を絵本仕立てで・・(説明の為ですので,お気を悪くされないよう・・)
「E」(接地電位)と言う海抜0m地点にtomo_chanさんが座っています。
横を見ると,同じ海抜にAフロア/Bフロアに一台ずつ機器が見えます。
ところがAフロアの機器は落ち着きがないのか,数十cmの浮き沈みをしています。
一方,Bフロアの機器は大人しく海抜0mに座っていいます。
tomo_chanさんは二人(機器)に会話をしてもらおうと,糸電話を渡しました。
ところがAフロアの機器が暴れるので,糸が張ったりゆるんだりしてまともに会話に
なりません。しまいには糸につられてBフロアの機器まで上下動する始末。
・・・既にこういうのはイメージされている事と思います。

●「E」につながれている機器のグランド電位が揺れる理由
通常「高周波的に動揺している」と言う表現を使います。
情報機器は内部にデジタル回路を搭載していますので,それ自信で高周波ノイズを出します。
また商用電源といえども結構ノイズは混じっていて,これも機器に流入します。
これらノイズは機器内部で基準電位「E」に落とし込まれるように設計されています。
特に最近の情報機器なら「VCCI規格」にクリアするため,入出力端子等はコンデンサなどを使って
高周波的に「E」にショートされるように設計されている事が多いので,より徹底しています。
・VCCI規格:外来高周波ノイズに強い,あるいはまき散らさないと言う規格
また電源部からの漏電による感電防止のため,金属パネル等も「E」に接続されています。

要するに,「E」って汚水を流す下水路みたいなものと考えて良いと思います。
でも,下水に流して一件落着とは行きません。広い海に流すのならともかく,小さな下水路
に流すと水面が波だってしまい,その水面に浮いている色んな物も一緒に揺れてしまいます。
・汚水の量=ノイズの量
・下水路の太さ=「E」のラインの電線の抵抗
・下水路の水面に浮いている物=機器のグランド電位
を例えています。
機器を極太の線で接地出来れば良いのですが,現実問題出来ませんよね。
だから,グランド電位が揺れるわけです。絶対値は何とも言えませんが数V程度は発生しても
おかしくないと思います。
高周波ノイズの面から書きましたが,商用周波数が機器のシャーシに漏電している場合でも,
同様の考え方で良いと思います。
(古い冷蔵庫なんかさわると,チリチリ来るアレです。)

●どのようなループを流れるかについて
上記で既にお分かりになったかも知れませんが,ループは
建物の接地電位「E」←←←←←←←←←←←←←←←←
→Aフロアコンセント「E」                    ↑
~Aフロア機器の「E」→同機器I/FコネクタのFG端子  ↑
→I/Fケーブルシールド線                   ↑
→Bフロア機器の「E」→同機器I/FコネクタのFG端子  ↑
~Bフロアコンセント「E」                    ↑
→建物の接地電位「E」→→→→→→→→→→→→→→→
となります。「→」は物理的に導通があること。「~」は高周波的に導通と見なせる
ことを表しています。ノイズは交流なので,方向性はありません。

●ループが形成される弊害について
上記のループは,いわゆるフレームグランドのループなんですが,これ自体大した問題ではありません。
問題なのは,信号グランドのループです。これがループを形成すると,情報機器だとデーター化け
音響機器だとハム音等ノイズが発生します。(質問の核心はここかな?)
信号グランドにノイズが混入する理由は,No.128778「質問:スピーカからでるノイズ」に
書いた通り,主に電源トランスの一次~二次巻き線の高周波的な結合が主な原因ですが,
先に述べた「VCCI規格」にクリアするため,信号グランド~フレームグランド間をコンデンサで
ショートしている場合,こちらも原因になります。
I/Fケーブルの信号グランド経由で機器に流入したノイズは,電源回路に向かって,
機器内のプリント基板のグランドパターンを走り抜けます。この基板の銅箔の厚さですが
一般的には35ミクロン,薄いやつは15ミクロンと紙より薄いのです。テスターで当たると
数ミリΩとほぼショート状態なのですが,これは直流での話。基板のパターンって
基板上を十センチ程度這わせただけで,L(インダクタンス)分を持つので,高周波
的に抵抗を持ってしまいます。下水路の例えとダブりますが,上流からノイズと言う
電流が下流の電源に流れるとき,水面に浮かぶ回路はすべて揺すられてしまいます。
これが機器の誤動作になります。
I/FはV.35とのことですので,ツイストペア線による作動信号なのでノイズに強そうですが
除去出来る同相ノイズにも限度がありますし,それ以前に内部データバス等で先に問題が出そうです。

以上,核心部分を端折ってしまったような・・と思いながら書きました。
「説明が足らん!」でしたらその旨,指摘下さい。再度説明させて頂きます。

では。
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こんにちは。



No.128778「質問:スピーカからでるノイズ」に似た回答をしています。
この質問はAV機器の場合ですが,モニター,モデム,パソコンなどの情報家電にも
そのまま当てはまります。音声ケーブルがRS232C等のFG線を持つI/Fケーブルに置き換わるだけです。

一般論を書くと長くなるので,どういった機器についての質問なのか補足して頂けると,詳細
(かどうかは?)な説明が出来ると思います。

この回答への補足

早速の回答有難うございました。
お言葉に甘えて補足させていただきます。
今回、私が悩んでいるグランドループ現象はモデム
についてです。I/FはV.35 回線側はG.703となります。
このモデムはAC電源を直接受けて動作するモデムとなっておりますので、
グランドレベルはそのフロア内にある商用電源が基準となります。
そこで、AフロアとBフロアの間にこのモデムを置き通信を指せようとした場合
電源レベルが下記の様に違うとします。

 Aフロア       Bフロア
 R-S  100[V]    R-S 100[V] 
 R-E  50[V]    R-E 100[V]
 S-E  50[V]    S-E  0[V]

※ R(コンセントの長い方)
  S(コンセントの短い方)
  E(コンセントR-S中間下にある丸い穴)

すると、S-E間がモデムのグランドレベルと
等しくなるため、フロアA、フロアBのグランド
レベルが相違となるためグランドループ現象が発生すると
言葉の意味は理解できるのですが、どのような電流の流れ
になるのかが理解理解できないでいます。
当然 AフロアからBフロアに対して電流が流れるまでは
分かるのですがそっから先の電流の流れ、電圧の変化が
分からないのです。

大変恐縮ではございますがご返答頂ければ幸いです。
何卒、宜しくお願い申し上げます。

補足日時:2001/03/03 21:39
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Qグランドにのるノイズ

24[V]供給のマイコンボードを製作しましたが信号波形にグランドノイズが乗っています。24[V]は安定化電源から供給しそれを電源回路で12[V], 5[V], 3.3[V]を生成しています。グランドにノイズが乗っているためどの部分の信号をみてもノイズが乗っていますが、グランドを外部の安定化電源のグランド端子につないで内部の信号を確認するとノイズはなくなります。よって内部回路のグランドにノイズが乗っていると判断できます。内部回路のグランドにノイズが乗る原因の特定になるのですが、どのように進めるべきか困っています。私は部品を一つ一つ交換して特定しようと考えているのですが、他に良いアイデアがありましたら連絡願います。

Aベストアンサー

> 部品を一つ一つ交換して特定しようと

部品に不良があるならこの方法で不良箇所が発見できるでしょう。
しかし、設計そのものに不備(「想定していなかった」も含む)が
あった場合は発見できないでしょう。

本来「グランド」同士は電圧変動がゼロなのが理想ですが、
現実には物理的距離、流れる電流、環境によって多少なりとも
差が現れます。
逆に言えば、低減する方法はあっても完全にゼロにするのはかなり困難だと
いうことです。
現実には、変動量が実使用に問題ないほど小さければそれでよいわけです。
過剰に押さえ込もうとすると実現できずにジレンマに陥ってしまいます。

基礎から考え直すのは効率が悪いので既知の現象を解説しましょう。

☆グランド線のインピーダンスが高くないか

グランド線は電源供給のリターン線であり、電源と同じ位の電流が流れます。
インピーダンス値が充分に低くないとここで電圧降下を発生します。
つまり、グランド線の両端に電位差を生じます。
ここでインピーダンスと言ったのは、「交流に対する抵抗」も
関係するからです。
デジタル回路に限りませんが、電流の流れ方が急激に変化する場合、
「直流に対する抵抗値」は低くても「交流に対する抵抗値」が高いと
電位差を生じます。
具体的には、太い導線で直流抵抗が低くても、長かったりどこかで巻いていたりして
インダクタンス値が高くなっている場合が該当します。

グランド線は太く短く、が基本です。試せるなら、
実際に交換できるのかを度外視して極端に太く短い導線に交換してみると
違いがはっきり現れます。
太い導線がなければ現状のものを2本、3本と並列に繋ぐことでも
効果を見られると思います。

単に直流抵抗を低くするには太い導線に変えばいいですが、
物理的距離を縮められない場合、インダクタンス値を下げられないことになります。
このような場合には、マイコンシステムがDC24Vを受け取った場所
(にパスコンがあると思いますが、こ)のパスコンの容量値を大きくし、また
タンタルコンデンサなどの高周波特性のよいコンデンサを並列に接続します。
価格はちょっと高いですが 電気二重層コンデンサ(商品名例 「OSコン」)が
オススメです。

グランド線のインピーダンスは変えられませんが、
瞬間的な電源供給はこのパスコンから行うことで
グランド線両端の電圧降下を防止します。

外来ノイズは...グランド線が極端に長いとか、郷電力を扱う機器が至近にあるとか、
放電加工機がある、などでなければ、まず心配ないと思います。
まずはグランド線のインピーダンス、パスコンを確認して下さい。

> 部品を一つ一つ交換して特定しようと

部品に不良があるならこの方法で不良箇所が発見できるでしょう。
しかし、設計そのものに不備(「想定していなかった」も含む)が
あった場合は発見できないでしょう。

本来「グランド」同士は電圧変動がゼロなのが理想ですが、
現実には物理的距離、流れる電流、環境によって多少なりとも
差が現れます。
逆に言えば、低減する方法はあっても完全にゼロにするのはかなり困難だと
いうことです。
現実には、変動量が実使用に問題ないほど小さければそれでよい...続きを読む

Q「消費電力」と「消費電流」について

電気機器で「消費電力(W)」もしくは「消費電流(A)」といった
表記がありますが、
(消費電力W)=(電圧V)×(消費電流A)
の式にあてはまるのでしょうか?

例えば100V電源で使用する機器の「消費電力(W)」が300Wなら、
「消費電流(A)」は3Aということになるのでしょうか?

また上記の場合、-48V電源なら「消費電流(A)」は
どの様に計算するのでしょうか?

お分かりになられる方がいらっしゃいましたら、
何卒よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

交流の消費電力は
P=VIcosθ
です。

θはVを基準としたIの遅れです。このcosθは力率と言われるものです。
VIは皮相電力で単位はVA(ボルトアンペア)です。VIcosθは有効電力、VIsinθは無効電力です。単位はともに、W(ワット)です。

コンデンサーに交流を流すと、電流の位相は電圧Vよりπ/2遅れるので、θ=π/2ですからcosθ=cos(π/2)=0となり、電力は消費されません。

インダクタンス(コイル)に交流を流すと、電流はπ/2進むので、θ=ーπ/2ですから、矢張り、電力は消費されません。

抵抗だけの時はθ=0ですので、cosθ=1となり、消費電力はP=VIとなりません。

一般に、電器機器には抵抗、コンデンサー、コイルが複雑に絡んでいますので、cosθ=1ではありません。
したがって、交流の場合、消費電力は
P=VI
とはなりません。
以上。

Q統計学的に信頼できるサンプル数って?

統計の「と」の字も理解していない者ですが、
よく「統計学的に信頼できるサンプル数」っていいますよね。

あれって「この統計を調べたいときはこれぐらいのサンプル数があれば信頼できる」という決まりがあるものなのでしょうか?
また、その標本数はどのように算定され、どのような評価基準をもって客観的に信頼できると判断できるのでしょうか?
たとえば、99人の専門家が信頼できると言い、1人がまだこの数では信頼できないと言った場合は信頼できるサンプル数と言えるのでしょうか?

わかりやすく教えていただけると幸いです。

Aベストアンサー

> この統計を調べたいときはこれぐらいのサンプル数があれば信頼できる・・・
 調べたいどの集団でも、ある一定数以上なら信頼できるというような決まりはありません。
 何かサンプルを集め、それをなんかの傾向があるかどうかという仮説を検証するために統計学的検定を行って、仮設が否定されるかされないかを調べる中で、どの検定方法を使うかで、最低限必要なサンプル数というのはあります。また、集めたサンプルを何か基準とすべき別のサンプルと比べる検定して、基準のサンプルと統計上差を出すに必要なサンプル数は、比べる検定手法により計算できるものもあります。
 最低限必要なサンプル数ということでは、例えば、ある集団から、ある条件で抽出したサンプルと、条件付けをしないで抽出したサンプル(比べるための基準となるサンプル)を比較するときに、そのサンプルの分布が正規分布(正規分布解説:身長を5cmきざみでグループ分けし、低いグループから順に並べたときに、日本人男子の身長なら170cm前後のグループの人数が最も多く、それよりも高い人のグループと低い人のグループの人数は、170cmのグループから離れるほど人数が減ってくるような集団の分布様式)でない分布形態で、しかし分布の形は双方とも同じような場合「Wilcoxon符号順位検定」という検定手法で検定することができますが、この検定手法は、サンプルデータに同じ値を含まずに最低6つのサンプル数が必要になります。それ以下では、いくらデータに差があるように見えても検定で差を検出できません。
 また、統計上差を出すのに必要なサンプル数の例では、A国とB国のそれぞれの成人男子の身長サンプルがともに正規分布、または正規分布と仮定した場合に「t検定」という検定手法で検定することができますが、このときにはその分布を差がないのにあると間違える確率と、差があるのにないと間違える確率の許容値を自分で決めた上で、そのサンプルの分布の値のばらつき具合から、計算して求めることができます。ただし、その計算は、現実に集めたそれぞれのサンプル間で生じた平均値の差や分布のばらつき具合(分散値)、どのくらいの程度で判定を間違える可能性がどこまで許されるかなどの条件から、サンプル間で差があると認められるために必要なサンプル数ですから、まったく同じデータを集めた場合でない限り、計算上算出された(差を出すために)必要なサンプル数だけサンプルデータを集めれば、差があると判定されます(すなわち、サンプルを無制限に集めることができれば、だいたい差が出るという判定となる)。よって、集めるサンプルの種類により、計算上出された(差を出すために)必要なサンプル数が現実的に妥当なものか、そうでないのかを、最終的には人間が判断することになります。

 具体的に例示してみましょう。
 ある集団からランダムに集めたデータが15,12,18,12,22,13,21,12,17,15,19、もう一方のデータが22,21,25,24,24,18,18,26,21,27,25としましょう。一見すると後者のほうが値が大きく、前者と差があるように見えます。そこで、差を検定するために、t検定を行います。結果として計算上差があり、前者と後者は計算上差がないのにあると間違えて判断する可能性の許容値(有意確率)何%の確率で差があるといえます。常識的に考えても、これだけのサンプル数で差があると計算されたのだから、差があると判断しても差し支えないだろうと判断できます。
 ちなみにこの場合の差が出るための必要サンプル数は、有意確率5%、検出力0.8とした場合に5.7299、つまりそれぞれの集団で6つ以上サンプルを集めれば、差を出せるのです。一方、サンプルが、15,12,18,12,21,20,21,25,24,19の集団と、22,21125,24,24,15,12,18,12,22の集団ではどうでしょう。有意確率5%で差があるとはいえない結果になります。この場合に、このサンプルの分布様式で拾い出して差を出すために必要なサンプル数は551.33となり、552個もサンプルを抽出しないと差が出ないことになります。この計算上の必要サンプル数がこのくらい調査しないといけないものならば、必要サンプル数以上のサンプルを集めて調べなければなりませんし、これだけの数を集める必要がない、もしくは集めることが困難な場合は差があるとはいえないという判断をすることになるかと思います。

 一方、支持率調査や視聴率調査などの場合、比べるべき基準の対象がありません。その場合は、サンプル数が少ないレベルで予備調査を行い、さらにもう少しサンプル数を増やして予備調査を行いを何回か繰り返し、それぞれの調査でサンプルの分布形やその他検討するべき指数を計算し、これ以上集計をとってもデータのばらつきや変化が許容範囲(小数点何桁レベルの誤差)に納まるようなサンプル数を算出していると考えます。テレビ視聴率調査は関東では300件のサンプル数程度と聞いていますが、調査会社ではサンプルのとり方がなるべく関東在住の家庭構成と年齢層、性別などの割合が同じになるように、また、サンプルをとる地域の人口分布が同じ割合になるようにサンプル抽出条件を整えた上で、ランダムに抽出しているため、数千万人いる関東の本当の視聴率を割合反映して出しているそうです。これはすでに必要サンプル数の割り出し方がノウハウとして知られていますが、未知の調査項目では必要サンプル数を導き出すためには試行錯誤で適切と判断できる数をひたすら調査するしかないかと思います。

> どのような評価基準をもって客観的に信頼できると判断・・・
 例えば、工場で作られるネジの直径などは、まったくばらつきなくぴったり想定した直径のネジを作ることはきわめて困難です。多少の大きさのばらつきが生じてしまいます。1mm違っても規格外品となります。工場では企画外品をなるべく出さないように、統計を取って、ネジの直径のばらつき具合を調べ、製造工程をチェックして、不良品の出る確率を下げようとします。しかし、製品をすべて調べるわけにはいきません。そこで、調べるのに最低限必要なサンプル数を調査と計算を重ねてチェックしていきます。
 一方、農場で生産されたネギの直径は、1mmくらいの差ならほぼ同じロットとして扱われます。また、農産物は年や品種の違いにより生育に差が出やすく、そもそも規格はネジに比べて相当ばらつき具合の許容範囲が広くなっています。ネジに対してネギのような検査を行っていたのでは信頼性が損なわれます。
 そもそも、統計学的検定は客観的判断基準の一指針ではあっても絶対的な評価になりません。あくまでも最終的に判断するのは人間であって、それも、サンプルの質や検証する精度によって、必要サンプルは変わるのです。

 あと、お礼の欄にあった専門家:統計学者とありましたが、統計学者が指摘できるのはあくまでもそのサンプルに対して適切な検定を使って正しい計算を行ったかだけで、たとえ適切な検定手法で導き出された結果であっても、それが妥当か否か判断することは難しいと思います。そのサンプルが、何を示し、何を解き明かし、何に利用されるかで信頼度は変化するからです。
 ただ、経験則上指標的なものはあります。正規分布を示すサンプルなら、20~30のサンプル数があれば検定上差し支えない(それ以下でも問題ない場合もある)とか、正規分布でないサンプルは最低6~8のサンプル数が必要とか、厳密さを要求される調査であれば50くらいのサンプル数が必要であろうとかです。でも、あくまでも指標です。

> この統計を調べたいときはこれぐらいのサンプル数があれば信頼できる・・・
 調べたいどの集団でも、ある一定数以上なら信頼できるというような決まりはありません。
 何かサンプルを集め、それをなんかの傾向があるかどうかという仮説を検証するために統計学的検定を行って、仮設が否定されるかされないかを調べる中で、どの検定方法を使うかで、最低限必要なサンプル数というのはあります。また、集めたサンプルを何か基準とすべき別のサンプルと比べる検定して、基準のサンプルと統計上差を出すに必要な...続きを読む

Q電気機器のノイズ対策について

EMC試験などで、イミュニティ/エミッションともに、ノイズの影響を抑えるために、シールディングを行うと思います。
その際に、シールドに使用した金属をグランドに落とす(接地する)のとしないのとでは、その効果にどのような違いがあるのでしょうか?
私の認識では、接地すると金属に吸収されたノイズ(電波/電磁界)が接地線によって大地に逃げる・・・という感じになるのですが、それは正しい認識なのでしょうか?
また、シールド線のシールドを、片側のみ接地した場合と両側のみ接地した場合、さらにいずれも接地しなかった場合の効果の違いについても教えてください。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

1点アースは、グランドの抵抗により各グランド間に電位差が生じるのを防ぐ目的で行います。

回路を組む場合、物理的に面積(距離)が必要になります。回路図上では、この距離は全く無視され、どのグランド点でも同じ電位(0V)となるように計算して設計を行います。

そして多くの場合、回路は複数の基本回路を組み合わせたものになります。
また信号線を伝って流れ出た電流は、グランドを通って元の位置に戻ってきます。

例えば3つの回路を組み合わせた場合、

回路A→回路B→回路C
 ↓   ↓   ↓
 G1--G2--G3

回路Aから流れ出た電流は、G2を通りG1へ戻ってきます。同様に回路Bの電流はG3を通ってG2へ・・・等等、沢山考えられますね。
この時、グランド間に小さな抵抗値が有るので、各回路のグランドには電位差が生じます。G1・G2・G3では、それぞれ電圧が異なるわけです。(完全な電圧駆動であれば、電流が流れないので電位差は生じませんが・・・)

1点アースにすると、G1・G2・G3が一つになるわけですから、いくら電流を流しても電位差が発生しません。このため1点アースを利用するのです。


デジタル回路の場合、信号にノイズマージンを多くとっていますので、各回路のグランドに多少電位差が有ったとしても、ほとんど問題になりません。
各回路のグランドに発生する電圧降下は、デジタル回路のノイズマージンより少ないからです。


デジタル回路は、前述した通りにグランドの電圧降下が問題にならないので、パターン設計の効率化を優先させます。(1点アースなんか気にしない)
アナログ回路はグランドの電圧降下が問題になる場合は、1点アース等を用いて精度を優先させます。1点アースできない場合は、ベタアース。

★ここまでのまとめ---------------------
・デジタル回路ではグランドに電位差があり、それが気にならない。
・アナログ回路では、1点アースやベタアース等を行い、グランド間の電位差を小さくしている。
---------------------------------------

このとき、2つ以上でアナログとデジタルを接続すると、電流が回り込んだりする場合があります。グランドのループ。
2点以上でグランドを結合すると言う事は、アナログ回路は1点アースではなくベタアース等を行っている場合ですね。

アナログ回路
↑    ↓
1    2
↑    ↓
デジタル回路

1では、デジタル回路グランドが1mV。
2では、デジタル回路グランドが0mV。
・・・だったとしたら、アナログ回路のグランドは同電位なので、1からアナログ回路を通って2へ電流が流れてゆきます。
そしてそのグランド間の電位差は、信号により随時変化しています。つまりノイズです。
デジタル信号のノイズがアナログ回路を通る事になるので、性能が劣化します。

アナログ回路



デジタル回路

結合グランドを1点にすると、グランドのループが無くなり(回路が切れる)、上記問題が解消されます。
アナログとデジタルのグランド電位は同じになりますが、グランドを回り込む経路(回路)は無くなってしまいますので、デジタル回路のグランドに発生するノイズの影響が極力少なくなります。

1点アースは、グランドの抵抗により各グランド間に電位差が生じるのを防ぐ目的で行います。

回路を組む場合、物理的に面積(距離)が必要になります。回路図上では、この距離は全く無視され、どのグランド点でも同じ電位(0V)となるように計算して設計を行います。

そして多くの場合、回路は複数の基本回路を組み合わせたものになります。
また信号線を伝って流れ出た電流は、グランドを通って元の位置に戻ってきます。

例えば3つの回路を組み合わせた場合、

回路A→回路B→回路C
 ↓   ↓   ↓...続きを読む

QAC電源(L,N.E)の特性

AC100V電源のL, N, Eの特性について、以下質問いたします。

(1) AC電源を使う機器の場合、ヒューズはL側に入れるのはなぜでしょうか?
N側に入れても、電流はLとNに同じだけ流れるので、問題ないと思うのですが。

(2)100Vを、Nを使わず、LとEから取るとどのような問題があるでしょうか?

(3)そもそも、Eが接地されているのに、Nも接地されているのはなぜでしょうか?
両方接地されていないと、感電防止?にならないのでしょうか?

Aベストアンサー

(1)L側は、100Vの電圧が加わっており、N側は0Vです。もし、N側にヒューズを入れ、このヒューズが切れてしまっても、L側は100Vとつながったままですので、事故が起きているのに危険な状態のままになっています。L側にヒューズを入れておけば、過電流などにより事故が起きてもN側は、0Vなので危険はありません。

(2)Nは接地側電線、Eは接地電線で、似てるようで違います。基本的にEは、機器と地面、Nと地面がつながっていますが、電流は流れません。なぜなら、たとえば、機器の筐体(ケース)などにEをつなげますが、ここには電気が流れる経路がないからです。もし、ここに電気が流れてしまうことがあれば、それは漏電という事故になります。
機器-アースー地面-N側という経路に電気が流れてしまいます。
したがって、EをNの代わりに使うことはできません。
電流は、Lから機器をとおり、Nの線から戻るので安全ですが、電流がLからEに流れてしまうと、人体や機器のケース、建物など、流れてはいけないところに電流が流れることになるので、感電や火災などの事故になり危険になります。
漏電で流れてしまう場合は、電流が微量であったり、漏電遮断器がすぐに作動するするため、危険は回避されます。

(3)ほぼ、(2)と同じ回答になるかと思います。
機器(負荷)だけが接地され、地面につながっていても、万が一、漏電が起こったときに電流の逃げる道(Nに戻る道)がないため、人体に電気が流れてしまい、危険な状態となってしまいます。普通は、人体より地面のほうが抵抗が小さいので、人間はほとんど感電せずにすみます。

(1)L側は、100Vの電圧が加わっており、N側は0Vです。もし、N側にヒューズを入れ、このヒューズが切れてしまっても、L側は100Vとつながったままですので、事故が起きているのに危険な状態のままになっています。L側にヒューズを入れておけば、過電流などにより事故が起きてもN側は、0Vなので危険はありません。

(2)Nは接地側電線、Eは接地電線で、似てるようで違います。基本的にEは、機器と地面、Nと地面がつながっていますが、電流は流れません。なぜなら、たとえば、機器の筐体(ケース)などにEをつなげます...続きを読む

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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