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 トップページコンデンサ・ワールド > 第3回 電子回路の隠れた主役 −−コンデンサの機能(2)
コンデンサ・ワールド

電子回路の隠れた主役 −−コンデンサの機能(2)「直流を通さず交流を通す」

周波数が高い交流ほどコンデンサは通しやすい
 電圧(V)=抵抗(R)×電流(I)・・・中学校の理科で習う有名なオームの法則です。この法則は抵抗の中を流れる交流電流にも通用します。コンデンサもまた交流電流に対して抵抗のように振る舞います。これを容量リアクタンスといいます。しかし、コンデンサはどんな交流電流も同じように流すわけではなく、コンデンサの容量リアクタンスは交流周波数に反比例します。
 数式で表せば、容量リアクタンス(Xc)は、1/(2πfC)で表されます。fは交流周波数、Cはコンデンサの静電容量です。つまり、周波数が高いほど、また静電容量が大きなコンデンサほど、交流電流に対する抵抗(容量リアクタンス)が小さくなり、電流を通しやすくなります。

コンデンサがノイズ対策部品となる理由
 ノイズ対策に用いるコンデンサは、「周波数が高い交流ほど通しやすい」という性質を利用しています。ほとんどのノイズは高い周波数をもつ交流電流の集まりなので、高い周波数を通しやすいコンデンサを利用すれば、ノイズを減らすことができるのです。
 たとえば、蛍光灯を点灯するとラジオの音声に雑音が入ることがあります。蛍光灯の点灯には高い電圧(キック電圧といいます)が必要なため、これを安定器のコイルとグロースタータの接点の開閉でつくりだしています。スイッチが入り、グロースタータの接点が開閉を始めると、電流が急激に流れたり、流れなくなったりします。この急激な電流変化には高周波電流が含まれており、ノイズとなってラジオの受信に干渉して雑音になるのです。そこでノイズ抑制のためにグロースタータと並列にコンデンサが接続されます。コンデンサの「周波数が高い交流ほど通しやすい」性質によりノイズはコンデンサを流れ、外部への流出を少なくできます。
 とはいえノイズにはさまざまなタイプがあり、コンデンサだけで完璧には除去できません。とりわけ微小な電流・電圧で作動する電子回路においては、ノイズは誤動作や故障といったトラブルの原因となります。このためインダクタと組み合わせた各種ノイズフィルタを用いたり、磁気シールドしたりなど、きめ細かなノイズ対策が施されています。


インダクタとコンデンサの組み合わせで各種LCフィルタができる
 直流を遮断し、高い周波数の交流ほど通しやすいというコンデンサの性質は、電子回路において、さまざまなかたちで利用されています。最も基本的なのは、コンデンサと抵抗器とを組み合わせた回路です。
 コンデンサを回路に並列、抵抗を直列につないだ場合、周波数の高い交流成分ほどグランド(アース)に流れ込みます。これはつまり、高い周波数成分をカットして低い周波数成分を通すローパスフィルタ(LPF)と同じです(下図・左)。
 逆にコンデンサを直列、抵抗を並列につないだ場合、直流成分は遮断され、周波数の高い交流成分ほど通りやすい回路となります。これはつまり、低い周波数成分をカットして高い周波数を通すハイパスフィルタ(HPF)と同じです(下図・右)。
 実際のローパスフィルタやハイパスフィルタは抵抗のかわりにインダクタ(コイル)を用いて、より急峻なカーブを描くように周波数特性を向上させています。ある周波数帯域のみ通過させるバンドパスフィルタ(BPF)なども含め、これらはインダクタ(L)とコンデンサ(C)を組み合わせたフィルタ回路なのでLCフィルタと総称されています。


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