電子回路の設計実務者に必要なノイズ対策と信頼性向上のポイント

はじめに

電子回路の設計において、ノイズ対策と信頼性向上は避けて通れない課題です。
ノイズは電子機器の動作を不安定にし、最悪の場合は製品そのものに深刻な影響を及ぼします。
また、信頼性の高い製品を市場に提供することは企業ブランドの信用を築く上でも重要です。
この記事では、実務現場で役立つノイズ対策の基本知識と、信頼性を高めるためのポイントについて解説します。

ノイズの種類と影響

エミッションノイズとイミュニティノイズ

ノイズには大きく分けてエミッションノイズとイミュニティノイズがあります。
エミッションノイズは電子回路から外部へ漏れ出すノイズで、他の電子機器の動作に影響を与える可能性があります。
一方、イミュニティノイズは外部から受けるノイズで、電子機器の誤動作を引き起こす原因となります。

周波数帯別にみるノイズの影響

ノイズはその周波数帯によって影響を与える範囲が異なります。
低周波ノイズ（50Hz〜数kHz）は主に電源ノイズや機械の振動によるもので、シグナルの伝送を劣化させることがあります。
高周波ノイズ（数十kHz〜GHz）はクロック信号や無線通信の影響を受けやすく、データの処理速度や精度に直接影響します。

ノイズ対策の基本

基板設計におけるノイズ対策

基板の設計段階でノイズを最小限に抑えることが重要です。
例えば、接地配線のパターンを最適化することで、ノイズの影響を受けにくくすることができます。
また、シールドの追加やパターン設計の工夫によって高周波ノイズの遮断を図ることも効果的です。

フィルタリングによるノイズ軽減

フィルタリングは最も一般的なノイズ対策の一つです。
ローパスフィルタやハイパスフィルタを使って、特定の周波数帯のノイズを除去することができます。
フィルタの選定には、使用する電子回路の周波数特性を正確に把握することが求められます。

信頼性向上のための実践ポイント

部品選定の基準と注意点

信頼性の高い部品を選定することが製品の長期的な品質に直結します。
耐環境性や耐久性のある部品を選ぶことが基本ですが、サプライヤーの製品供給能力や技術サポートも大切な考慮事項です。
製品ライフサイクル全体を見据えた部品選定が重要です。

製品検証試験でのノイズ対策の確認

製品化前の検証段階でノイズ対策が適切であるかを確認することは必須です。
エミッション試験やイミュニティ試験を通じて、製品が規格基準を満たしているかを確認します。
この試験段階で問題が発見されれば、設計にフィードバックし改善を図ることが求められます。

業界動向と今後の展望

製造業のデジタル化が急速に進む現代、ノイズ対策と信頼性の向上はますます重要性を増しています。
IoTやAIの導入によって、より多くのデータ処理が求められるようになり、電子回路のノイズ耐性がそのまま製品価値を左右する場面が増えてきています。
今後は、さらに高度なノイズ対策技術や信頼性評価技術が求められるでしょう。