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2020 年度 実績報告書

安全・安心な電気・電子機器の低ノイズ設計実現に不可欠な等価回路モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H04318
研究機関岡山大学

研究代表者

豊田 啓孝  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20311798)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワード等価回路モデル / 低ノイズ設計 / 平衡度整合 / 伝送線路 / ノイズ源モデル / モード変換
研究実績の概要

「平衡度整合」の概念の有効性を示し,安全・安心な電気・電子機器の低ノイズ設計の実現を目指して,5つの「平衡度不整合」問題に対して検討を行った。
まず,(1)差動配線のフレキシブルプリント回路基板(FPC)に対し,提案している差動スキュー低減のための簡易モデルを適用することでその可能性を予測していたが,試作した評価用FPCでこれを実証し, FPC上の任意位置に差動配線が配置可能であることを示した。次に,(2)低モード変換コネクタ関係では,S/FTPケーブルにおけるコネクタ直下のパターン形状による1次と2次のコモンモード間のモード変換抑制を実験的に確認していたが,モード等価回路を用いることでこの抑制量を定量予測できることを示した。続いて,(3)では,コネクタの電流配分率の値をコネクタのSパラメータから求める手法を提案し,コプレーナ形状の接続部を対象に提案手法の有効性を確認した。その結果,コネクタの電流配分率の差異を測定により評価可能となった。さらに,(4)回路基板上の隣接差動線路間で生じるディファレンシャルモードクロストーク問題に対する等価回路モデルを用いた検討では,高密度差動配線に周期構造を導入し,ディファレンシャルモードにおける偶奇モードの位相定数を一致させることでクロストークを大幅に低減できることを示した。最後に,(5)DC/DCコンバータ回路におけるノイズ源モデルの構築では,スイッチングのターンオン・ターンオフのタイミングがジッタで揺らぐ場合,伝導妨害波スペクトルが高周波で20 dB程度低く検出され,予測精度に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。この揺らぎを取り除き,伝導妨害波に含まれるリップルノイズやスイッチングのターンオン・ターンオフ時に生じるスパイクノイズという各ノイズに着目することで,誤差3 dB以下でのノイズスペクトル予測を可能とした。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Mitigating Differential Skew by Rotating Meshed Ground for High-Density Layout in Flexible Printed Circuits2020

    • 著者名/発表者名
      Chenyu Wang, Kengo Iokibe, and Yoshitaka Toyota
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 17 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1587/elex.17.20200101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of Mode Conversion at Ethernet Connector by Using Modal-Equivalent Circuit Model Based on Imbalance Matching2020

    • 著者名/発表者名
      Md. Ashraful Islam, Kengo Iokibe, and Yoshitaka Toyota
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials

      巻: 140 ページ: 586-592

    • 査読あり
  • [学会発表] Suppression of Mode Conversion Due to Asymmetric Geometry of Dense Parallel Traces in Differential-Transmission Lines2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Takeuchi, Kengo Iokibe and Yoshitaka Toyota
    • 学会等名
      2020 International Symposium on Electromagnetic Compatibility
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-port Noise Source Equivalent Circuit Model for DC/DC Buck Converter with Consideration of Load Effect2020

    • 著者名/発表者名
      Shuqi Zhang, Taishi Uematsu, Kengo Iokibe and Yoshitaka Toyota
    • 学会等名
      2020 International Symposium on Electromagnetic Compatibility
    • 国際学会
  • [学会発表] コモンモード放射シミュレーション用電流配分率算出のためのコネクタの簡易モデル構築2020

    • 著者名/発表者名
      豊田啓孝, 金尾奨, 佐田野勝水, 五百旗頭健吾
    • 学会等名
      第34回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
  • [学会発表] DC/DCコンバータのターンオン・ターンオフに着目したノイズ源等価回路モデルのパラメータ同定と伝導妨害波の評価2020

    • 著者名/発表者名
      上松大志, 張書奇, 五百旗頭健吾, 豊田啓孝
    • 学会等名
      電子情報通信学会環境電磁工学研究会

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公開日: 2021-12-27  

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