JP2006234803A - プリント基板のノイズ注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板上の１つのデバイスの電源、グラウンドピン等に実際のデバイスに替って試験的に外部から任意の周波数の信号（ノイズ）を効率よく注入できるようにする。
【解決手段】システムの電源およびグラウンドにノイズを注入させることで、ＥＭＩ上問題となる箇所を特定するためのプリント基板のノイズ注入装置であって、ノイズ発生源としての信号発生器１１と、該信号発生器の出力に接続された同軸ケーブル１２と、該同軸ケーブル１２の他端に接続され、被測定物であるプリント基板１４上のデバイスの電源およびグラウンドピンに該同軸ケーブル１２を伝ってきたノイズを伝えるプローブ１３とで構成する。
また、被測定物のプリント基板１４を固定する支柱と、プローブのＳＭＡコネクタを被測定物のプリント基板１４の測定面に対して垂直になるように固定するプローブ支え台とで、被測定物のプリント基板１４を固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板のノイズ注入装置に関し、特にノイズを解析する手法であるプリント基板へのノイズ注入装置に関する。

莫大な情報量を処理するために電子機器の動作速度は高速化し、それに伴って電子機器から放出されるＥＭＩノイズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｎｏｉｓｅ：電磁波障害ノイズ）が大きくなってきており、その対策が難しくなってきている。ＥＭＩノイズは近傍に存在する電子機器の誤動作の原因となることから、世界各国で法律などにより規制がかけられており、その規制値を満足しなければ、当該国での輸入、販売が認められない。もしも、発売予定の電子機器がＥＭＩ規制値を満足できない場合、その電子機器の発売は中断、もしくは中止せざるを得ず、その電子機器を販売する企業にとっては甚大な損害を被ることになる。このような被害を受ける可能性があるにもかかわらず、従来のＥＭＩノイズ対策は電子機器の開発に関する一連の流れの中では脇役に過ぎなかった。

回路の高速化、複雑化、高密度化により、ノイズ発生源の箇所も多くなり、ノイズ発生源の特定も非常に難しくなってきた。特に、回路の高速化によるデバイスＩＣから放射されるノイズが問題となってきている。
ただ、現状では、前述のように、プリント基板上には多くのノイズ発生源が存在し、この中から問題となる周波数におけるノイズ発生源を特定することは非常に困難である。
しかし、ノイズ発生源が１つであるならば、ある周波数においてプリント基板を市販のノイズ可視化測定装置等で測定することで、ノイズの分布から問題の有無や、問題がある場合の要因解析が容易になる。

なお、ノイズ注入方法については、例えば、特願平１１−２４２０６３号公報（特許第３２６３６７２号）（特許文献１参照）に記載の「ノイズ注入器及びノイズ注入方法」がある。これは、被測定機器に電源を入れた状態で商用電源にノイズ（コモンモードあるいはノーマルモード）を重畳させ、被測定機器の電源、グラウンドに各々のノイズ（コモンモードあるいはノーマルモード）を注入する方法である。しかし、この方法では、ユニットの電源にノイズを注入してしまうので、問題となるノイズ源と特定することはできない。
デバイス（ＩＣ）から放射される周波数帯が様々であることから、注入する周波数帯に合わせてノイズ注入部分のインピーダンスを考慮してノイズを注入しなければならないという問題がある。
また、この方法では、動作する機器に限定されるが、それ以外の重要なことは、電源からノイズがどのように広がるかを確認する等、基板レベルや完全な動作ができなくても事前に評価が可能となることである。

また、例えば、特開２００２−３１８２５３号公報（特許文献２参照）に記載の「ノイズ可視化システム及びその表示方法」がある。これは、試験対象物にノイズを模擬する高周波信号をインジェクションプローブからワイヤーハーネスを介して注入する方法であるが、ケーブルに乗ってしまう定在波については考慮されておらず、この方法では、ノイズ可視化測定装置による測定結果にケーブルからの放射を含んでしまい、基板単体の測定結果を求めることができない。
ケーブルからの放射により、ノイズ可視化測定装置による基板単体の測定結果が求められないということは、測定時のケーブルと基板の位置関係によって測定結果も変化してしまう。そのために、ケーブルからの放射がプリント基板に干渉しないような測定方法も必要となる。

また、例えば、実公昭６２−８５３４号公報（特許文献３参照）に記載の「ノイズシミュレータ」がある。これは、パルス発生回路からのパルス状電圧を結合器を介して被試験体を構成する回路部品、例えばプリント基板に搭載されているＩＣ群中の１つのＩＣに印加する。このようにして、全てのＩＣに対して個別にパルス電圧を印加し、現に発生している誤動作と同じ誤動作を起こすＩＣを発見し、そのＩＣの付属回路を含めてノイズ対策を行うことができる。しかし、結合器としてコの字型金属板や平型金属板を絶縁体でコーテングしたものを用いるだけであり、整合器を介していないため、効率よくノイズを印加することができない、という問題がある。

特願平１１−２４２０６３号公報 特開２００２−３１８２５３号公報 実公昭６２−８５３４号公報

従来、プリント基板上には多くのノイズ発生源が存在し、この中から問題となる周波数におけるノイズ発生源を特定することは非常に困難であった。また、ユニットの電源にノイズを注入する方法では、問題となるノイズ源と特定することはできない。
また、特許文献１に記載の方法では、デバイス（ＩＣ）から放射される周波数帯が様々であることから、注入する周波数帯に合わせてノイズ注入部分のインピーダンスを考慮してノイズを注入しなければならないという問題がある。
また、上記方法では、動作する機器に限定されるが、重要な事項は、電源からノイズがどのように広がるかを確認する等、基板レベルや完全な動作ができなくても事前に評価が可能になることである。

さらに、特許文献２に記載の方法では、ノイズ可視化測定装置による測定結果にケーブルからの放射を含んでしまい、基板単体の測定結果を求めることができない。ケーブルからの放射により、ノイズ可視化測定装置による基板単体の測定結果が求められないので、測定時のケーブルと基板の位置関係によって測定結果も変化してしまう、という問題がある。
さらに、特許文献３に記載の方法では、公報に記載のように、結合器としてコの字形の金属板を絶縁物でコーテングしたものや、平型金属板を絶縁体でコーテングしたものを用いる必要がある。これにより、同軸ケーブルからの放射を防ぐことはできるが、ノイズを効率よく伝達することができないため、測定値のばらつきや正確な測定が不可能である。
また、上記公知の方法では、機器に入るノイズに関するものであるが、今回提案するものは、デバイスから出ているノイズに関するものであって、対象が異なっている。

（目的）
そこで、本発明の目的は、プリント基板上の１つのデバイスの電源、グラウンドピン等に実際のデバイスに替わって試験的に外部から任意の周波数の信号（ノイズ）を効率よく注入できるプリント基板のノイズ注入装置を提供することにある。

本発明によるプリント基板のノイズ注入装置は、システムの電源およびグラウンドにノイズを注入させることで、ＥＭＩ上問題となる箇所を特定するためのプリント基板のノイズ注入装置であって、ノイズ発生源としての信号発生器と、該信号発生器の出力に接続された同軸ケーブルと、該同軸ケーブルの他端に接続され、被測定物であるプリント基板上のデバイスの電源およびグラウンドピンに該同軸ケーブルを伝ってきたノイズを伝えるプローブとで構成することを特徴としている（請求項１）。
また、上記プローブとして、ＳＭＡコネクタを装着したセミリジッドケーブルを用いたことも特徴としている（請求項２）。

また、本発明によるプリント基板のノイズ注入装置は、システムの電源およびグラウンドにノイズを注入させることで、ＥＭＩ上問題となる箇所を特定するためのプリント基板のノイズ注入装置であって、ノイズ発生源としての信号発生器と、該信号発生器の出力に接続された同軸ケーブルと、該同軸ケーブルの他端に接続され、被測定物であるプリント基板上のデバイスの電源およびグラウンドピンに該同軸ケーブルを伝ってきたノイズを伝えるインピーダンス整合装置とで構成することも特徴としている（請求項３）。
また、上記インピーダンス整合装置は、同軸ケーブルとインピーダンス整合装置を接続するＳＭＡコネクタ、部品を実装するための銅板、該インピーダンス整合装置と被測定物のプリント基板のグラウンドを接続するグラウンド接続用銅板、該インピーダンス整合装置と被測定物のプリント基板の電源を接続する電線、信号発生器側と被測定物のプリント基板のインピーダンスを整合するための整合回路とで構成することも特徴としている（請求項４）。

また、上記整合回路は、信号発生器側の信号部分が第１のコンデンサの一端と接続され、他端が第２のコンデンサの一端、および抵抗の一端と接続され、該抵抗の他端が第１のインダクタの一端と接続され、該第２のコンデンサ、第２のインダクタの他端はグラウンドに接続されるように構成されることも特徴としている（請求項５）。
また、ケーブルからの放射により、測定時のケーブルと基板の位置関係を固定するためのプリント基板のノイズ注入装置であって、被測定物のプリント基板を固定する支柱と、プローブのＳＭＡコネクタを被測定物のプリント基板の測定面に対して垂直になるように固定するプローブ支え台とを有することも特徴としている（請求項６）。

また、小型発振器の出力をＢＰＦを用いて正弦波信号としたノイズ注入方法であって、
上記小型発振器は、ある周波数の信号を出力する発振回路と、該発振回路の出力に含まれている高調波成分を取り除くためのコイルと、部品を実装するためのプリント基板と、上記各回路を動作させるための電池とで構成されることも特徴としている（請求項７）。
また、上記発振回路は、ＢＰＦとして、該発振回路から出力されたある周波数の矩形波を出力させ、第１のインダクタのインダクタンスと第１のコンデンサによる同調回路を形成し、発振器の出力に含まれている高調波成分を取り除き、結合用の第２のコンデンサを介し、もう一つの第２のインダクタと第３のコンデンサによる同調回路により、帯域幅と減衰量を稼ぎ、ある周波数のみの信号をプローブ接続用ＳＭＡコネクタにより出力させることも特徴としている（請求項８）。

また、被測定物のプリント基板を専用固定治具に固定させ、小型発振器を該被測定物のプリント基板の真下の台座に配置することも特徴としている（請求項９）。
また、上記小型発振器がさらに小さい場合には、台座を使用することなく、直接、被測定物のプリント基板に取り付けて構成することも特徴としている（請求項１０）。
また、発振回路は、ある周波数の信号を出力する発振器と、インバータを並列に接続したバッファ回路と、部品を実装するためのプリント基板と、上記各回路を動作させるための電池とで構成されることも特徴としている（請求項１１）。

また、被測定物のプリント基板を専用固定治具に固定させ、小型発振器を該被測定物のプリント基板の真下の台座に配置することも特徴としている（請求項１２）。
また、上記小型発振器が小さい場合には、台座を使用することなく、被測定物のプリント基板に取り付け、直接、信号出力用電線の信号を注入したいデバイスの電源、グラウンドに対して半田付けすることも特徴としている（請求項１３）。

本発明によれば、ノイズ可視化装置を用いて、プリント基板に電源を入れずに任意のノイズ発生源の任意の周波数のノイズが、そのデバイス端子から流れ出て、プリント基板上の電源、グラウンド配線などに流れる高周波電流の流れ（磁界）を見ることができるので、問題があるか否かを個別に視覚的に判断することができる（実施例１参照）。
また、本発明のインピーダンス整合装置を入れることで、任意の周波数に対して、被測定物のプリント基板上にあるデバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドに信号（ノイズ）を効率よく伝えることができる（実施例２参照）。

また、本発明の専用固定治具を使用することで、ノイズ可視化測定装置を使用した場合の測定時の同軸ケーブルと基板の位置関係によって測定結果が変化することがなくなり、同時に測定毎の結果のばらつきも最小限に抑えることが可能となる（実施例３参照）。
また、本発明の小型発振器Ｔｙｐｅ−Ａを使用することで、同軸ケーブルからの放射を考慮することなく、デバイスの電源、グラウンドにノイズを注入したときのプリント基板単体の測定結果を得ることができる（実施例４参照）。特許文献２に記載されている同軸ケーブルとインジェクションプローブを電磁結合させてノイズを注入させたとき、ノイズ可視化測定装置による測定結果に含まれるケーブルからの放射を考慮する必要がなくなる。

また、本発明の小型発振器Ｔｙｐｅ−Ｂを使用することで、同軸ケーブルからの放射を考慮することなく、かつ、デバイス（ＩＣ）の出力インピーダンスに近い値としているので、実際の振る舞いに近い形で、デバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドに信号（ノイズ）を注入したときの基板単体の測定結果を得ることが可能となる（実施例５参照）。
さらに、本発明のノイズ注入方法を使用することで、ノイズ可視化測定装置による測定結果からノイズの発生源となるデバイスと問題となる周波数の特定ができるため、通常に比べて、原因解析が容易に行うことができ、ノイズ対策に費やす作業工程の低減が可能となる。また、ノイズを注入する際に、ケーブルからの放射低減策や専用固定治具による電磁干渉防止策やばらつき低減策を施していることで、ノイズ可視化測定装置による基板単体の測定結果の精度を上げることが可能となる。

以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。
（実施例１）
実施例１は、システムの電源、グラウンドにノイズを注入させることで、ＥＭＩ上問題となる箇所を特定できるようにすることを目的とするもので、プリント基板上の任意のノイズ発生源に対して、任意の周波数のノイズを注入することのできる外部信号源とケーブルを用いたノイズ注入方法について説明する。
図１は、本発明の実施例１に係るプリント基板のノイズ注入装置の構成図である。
ノイズ発生源として市販の信号発生器１１、信号を伝送するための同軸ケーブル１２、同軸ケーブル１２を伝わってきたノイズを基板１４上のデバイスの電源、グラウンドピンに伝えるためのプローブ１３、被測定物のプリント基板１４とで構成される。

信号発生器１１については、任意の周波数のクロック波形を出力できるものを使用する。また、正弦波を出力するシグナルジェネレータを使用してもよい。
被測定物であるプリント基板１４上のデバイスの電源、グラウンドピンに信号（ノイズ）を伝えるプローブ１３については、同軸ケーブル１２と接続するためのＳＭＡコネクタを有するもの、かつ、基板上のデバイスの電源とグラウンドを半田付けできる形状のものである。
プローブ１３については、ＳＭＡコネクタを装着したセミリジッドケーブルを使用してもよい。

被測定物のプリント基板１４については、電源、グラウンドに実装されている受動部品（抵抗、インダクタ、コンデンサ）を実装し、能動部品については、ＩＣなどのノイズ源となるデバイスを実装せず、替ってそのデバイスの電源、グラウンド端子間に抵抗を配置したプリント基板を使用する。ノイズ可視化測定装置による被測定物のプリント基板１４を測定する場合には、ノイズ発生源の信号発生器１１にて任意の周波数の信号（ノイズ）を設定し、調べたいノイズ発生源の電源、グラウンドにプローブの電源、グラウンドを半田付けにより接続すれば、ノイズ可視化測定装置では、任意の周波数の信号（ノイズ）が、任意のデバイスから流れ出て、プリント基板上の電源、グラウンドに流れる高周波電流の流れ（磁界）として見ることができる。基板上の電流の流れ（磁界）からノイズの分散状況の不具合箇所を特定することが可能となる。

発明に係る測定の流れとして、図１６に準備から対策までのフローチャートを示す。
また、ノイズを注入したプリント基板上の近傍磁界測定について、図１７に示す。
まず、図１６のS1にて部品が実装された測定対象の基板６３を用意する。但し、測定において、ノイズ注入対象のデバイスを基板６３に実装した状態でノイズを注入するとデバイスがノイズを吸収してしまい、結果として、発生磁界強度が弱くなり十分に測定ができない場合がある。その場合には、注入対象のデバイスをのぞいて部品を実装する。この場合、単にデバイスをのぞいてしまうと、本来デバイス内でつながっている端子同士が、全くつながらなくなってしまうため、先に述べたように代わりに抵抗等を接続し、回路特性がなるべく変わらないように調整する。このことで、十分な測定磁界強度を確保することができる。
また、一連の測定においてノイズを注入するデバイスが複数ある場合は、対象のデバイスを複数もしくは全て省いて部品実装を行う、つまり抵抗、インダクタ、コンデンサ等の受動部品のみプリント基板上に実装する。このようにすることで、対象デバイス毎に測定用基板を用意する必要が無くなる。

S2において、デバイスの電源ピンにノイズを注入する。S1において、対象デバイスをのぞいて実装している場合には、基板上のデバイスの電源ピンが接続される部分（ランドまたはパッド）にノイズを注入する。
S3において、近傍磁界を測定するプローブ１３をノイズの注入されたプリント基板６３上に配置し、プリント基板６３上を走査させることで、プリント基板６３上の近傍磁界を測定する。プローブ１３を走査することで、電磁界強度プロファイルを得ることができる。
もし、全体の電磁界強度が分かれば十分である場合には、所定距離離れた場所にプローブ１３を設置して電磁界強度を測定しても良い。
S4において、電磁界強度（プロファイル）を基準と照らし合わせ問題がある場合には、例えば、前述のような対策を基板に施し、再度測定を行う。

まず、部品が実装されていないプリント基板６３の電源、グラウンドに対して、このプリント基板６３上にあるデバイス（ＩＣ）の任意の電源、グラウンドパターンとノイズ注入装置の信号発生器１１から出力される信号、グラウンドを接続し、信号発生器１１の電源を入れる。このようにすることで、プリント基板６３上にある１つのデバイス（ＩＣ）の電源にノイズが乗った状態であると考えることができる。プリント基板６３上にある１つのデバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドにノイズが乗った場合の近傍磁界を見るには、ノイズ可視化装置を用いることでノイズを可視化することができる。

図１７は、プリント基板６３の近傍磁界を測定、及び、プローブ１３の走査を制御するためのノイズ可視化装置１８、プリント基板６３上の近傍磁界を捕捉するためのプローブ１３、捕捉した近傍磁界をノイズ可視化装置１８本体に伝えるためのケーブル１６で構成される。また、ノイズ注入装置は、電源、グラウンドに部品を実装したプリント基板６３、ノイズ源とする信号発生器１１、信号発生器１１からプリント基板６３上のノイズを注入したいデバイス（ＩＣ）の電源に伝えるためのケーブル１６、プリント基板６３を固定するための専用固定治具４０である。
例えば、測定により得られたプリント基板６３上の近傍磁界の結果で磁界の強いところが特になければ対策は必要ないが、プリント基板６３上への磁界の広がりが大きい場合は、プリント基板６３にコンデンサを入れることで対策する必要がある。この場合は、対策後のプリント基板６３上にあるデバイス（ＩＣ）の再び、ノイズを注入し、近傍磁界を測定するプローブ１３をノイズの注入されたプリント基板６３上に配置し、プリント基板６３上を走査させることで、対策後のプリント基板６３上の近傍磁界が測定でき、対策の効果を確認することができる。対策により問題がなければ終了となる。

（実施例２）
実施例２は、周波数ごとに異なるインピーダンスに対するインピーダンス整合を解決することを目的とする接続構成について説明する。
図２は、本発明の実施例２に係るプリント基板のノイズ注入装置の構成図である。
基板上の任意のノイズ発生源に対し、任意の周波数のノイズを注入させるためには、実施例１に示したように、ノイズ発生源として市販の信号発生器１１と信号を伝送するための同軸ケーブル１２を接続し、同軸ケーブル１２の他端とプローブ１３とを接続する。そして、プローブ１３の信号、グラウンドピンを被測定物のプリント基板１４上にあるデバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドピンに半田付けにより接続する訳であるが、インピーダンス整合装置を使用する場合も同様である。すなわち、図２に示すように、ノイズ発生源として市販の信号発生器１１と信号を伝送するための同軸ケーブル１２を接続し、同軸ケーブル１２の他端とインピーダンス整合装置１５を接続する。インピーダンス整合装置１５の信号、グラウンドを被測定物のプリント基板１４上にあるデバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドピンに半田付けにより接続させる。

図３は、図２における信号発生器側と被測定物のプリント基板のインピーダンス整合を示す図である。
信号発生器１１、同軸ケーブル１２のインピーダンスは、一般に５０Ωとされているが、被測定物のプリント基板１４上にあるデバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドから見たインピーダンスは非常に小さいインピーダンスとなるので、被測定物のプリント基板１４上にあるデバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドには信号発生器１１から効率よく信号が注入されない。そこで、同軸ケーブル１２と被測定物のプリント基板１４の間にインピーダンス整合装置１５を挿入し、同軸ケーブル１２側を５０Ωとし、被測定物のプリント基板１４側のインピーダンスに一致させた回路構成としたものにする。

図４は、図２、図３に示すインピーダンス整合装置の構成例を示す図である。
同軸ケーブル１２とインピーダンス整合装置１５を接続するＳＭＡコネクタ２１、部品を実装するための銅板２２、インピーダンス整合装置１５と被測定物のプリント基板１４のグラウンドを接続するグラウンド接続用銅板２３、整合回路２５と被測定物のプリント基板１４の電源を接続する電線２４、信号発生器１１側と被測定物のプリント基板１４のインピーダンスを整合するための整合回路２５とで構成される。
この構成により、同軸ケーブル１２との接続はＳＭＡコネクタ２１、プリント基板１４上のデバイス（ＩＣ）の電源との接続は電線２４、プリント基板１４上のデバイス（ＩＣ）のグラウンドとの接続は電線２４の両脇にある２枚の銅板２３により接続できるようになる。

図５は、図２〜図４において、特定の周波数における整合回路の回路図である。
整合回路２５については、ネットワークアナライザのスミスチャートの測定を通じてインダクタ、コンデンサからなる回路と定数の調整を行っている。
図５のＣ１、Ｃ２はコンデンサ、Ｒ１は抵抗、Ｌ１、Ｌ２はインダクタである。信号発生器１１側の信号部分がコンデンサＣ１の一端と接続され、他端がコンデンサＣ２の一端、抵抗Ｒ１の一端と接続される。抵抗Ｒ１の他端が、インダクタＬ２の一端、インダクタＬ１の一端と接続される。
コンデンサＣ２、インダクタＬ２の他端は、グラウンドに接続される。

被測定物のプリント基板１４の電源インピーダンスは非常に小さい値となるため、コンデンサ、インダクタのみのインピーダンス整合装置を構成することは難しいので、抵抗Ｒ１を入れることで信号発生器１１側とインピーダンス整合装置１５側のインピーダンス整合を可能にする。
ノイズ可視化測定装置で他の周波数に対して測定する場合にも、上記と同様に、測定周波数に対してネットワークアナライザのスミスチャートの測定を通じて、同軸ケーブル１２側のインピーダンスが５０Ωとなるようにインダクタ、コンデンサからなる回路と定数の調整を行う。
ノイズ可視化測定装置による被測定物のプリント基板１４を測定する場合は、前記図２のように、周波数に対して効率よく被測定物のプリント基板１４上にあるデバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドに伝えられることが可能となる。

（実施例３）
実施例３は、ケーブルからの放射により、測定時のケーブルと基板の位置関係によって測定結果も変化してしまう点を解決することを目的とするノイズ可視化測定装置で測定する際に、被測定物であるプリント基板、プローブを固定するための専用固定治具について説明する。
図６は、本発明の実施例３に係る被測定物のプリント基板、プローブを固定する専用固定治具を示す斜視図である。
専用固定治具４０の構成としては、支柱４２、プローブ支え台４３を安定して固定するための底板４１、被測定物のプリント基板１４を固定するための支柱４２、プローブ１３のＳＭＡコネクタを被測定物のプリント基板１４の測定面に対して垂直になるように固定するためのプローブ支え台４３により構成される。

ノイズ可視化測定装置による被測定物のプリント基板１４を測定する場合には、実施例１に示したように、ノイズ発生源である信号発生器１１にて任意の周波数の信号（ノイズ）を設定し、調べたいノイズ発生源の電源、グラウンドにプローブの電源、グラウンドを半田付けにより接続させるが、その際に、プローブ１３のＳＭＡコネクタをプローブ支え台４３に被測定物のプリント基板１４の測定面に対して、垂直になるようにネジ止めして固定させる。プローブ１３と被測定物のプリント基板１４の測定面を垂直になるように固定することで、このプローブ１３に接続される同軸ケーブル１２も被測定物のプリント基板１４の測定面に対して垂直に這いまわすことが可能となる。つまり、同軸ケーブル１２が被測定物のプリント基板１４の測定面に対して、平行に這いまわすことが避けられるため、同軸ケーブル１２と被測定物のプリント基板１４への電磁干渉を防ぐことが可能となる。

また、被測定物のプリント基板１４を４本の支柱４２に固定させるのは、被測定物のプリント基板１４の測定面とノイズ可視化測定装置のセンサとの距離を常に一定に保つためである。これにより、被測定物のプリント基板１４の測定面が傾いたことによる測定結果の変化を防止することも可能となる。
このように、被測定物のプリント基板１４を固定する専用固定治具４０を使用することで、ノイズ可視化測定装置を使用した場合の測定時の同軸ケーブルと基板の位置関係によって測定結果が変化することがなくなり、同時に測定時の結果のばらつきを最小限に抑えることが可能になる。

（実施例４）
実施例４は、同軸ケーブルに乗ってしまう定在波を考慮しないことによる同軸ケーブルからの放射を解決することを目的とする信号発生器を小型発振器とし、小型発振器の出力をＢＰＦ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を用いて正弦波信号としたノイズ注入方法について説明する。
図７は小型発振器Ｔｙｐｅ−Ａ５０の外観図、図８は小型発振器内部の発振回路Ｔｙｐｅ−Ａ６０の外観図、図９は図８に示す発振回路の回路図である。
図７においては、小型発振器Ｔｙｐｅ−Ａ５０は、小型発振器自体からの電磁波放射を防ぐための銅板による外装５１、発振回路Ｔｙｐｅ−Ａ６０で生成したある周波数の信号（ノイズ）を出力するプローブ接続用ＳＭＡコネクタ５２で構成される。
なお、小型発振器自体からの電磁波放射を防ぐための銅板による外装５１は、銅板に限らず、鉄板等、電磁波を遮蔽する部材としても良い。

発振回路Ｔｙｐｅ−Ａ６０の構成としては、図８に示すように、ある周波数の信号（ノイズ）を出力する発振器６１、発振器出力に含まれている高調波成分（スプリアス）を取り除くためのコイル６２、部品を実装するためのプリント基板６３、これらの回路を動作させるための電池６４で構成される。
プリント基板６３については、発振回路Ｔｙｐｅ−Ａ６０自体の安定した動作を必要とするので、部品を実装しない空きスペースに対して、銅テープを貼り、発振回路Ｔｙｐｅ−Ａ６０のグラウンドを安定させておく。

また、発振回路Ｔｙｐｅ−Ａ６０としては、図９に示すように、ＢＰＦとして、２段のＬＣ同調回路による複同調回路で構成する。まず、発振器ＯＳＣから出力されたある周波数の矩形波を出力させ、インダクタＬ３のインダクタンスとコンデンサＣ３による同調回路を形成し、発振器ＯＳＣの出力に含まれている高調波成分（スプリアス）を取り除く。結合用のコンデンサＣ４を介し、さらにもう一つのインダクタＬ４とコンデンサＣ５により、帯域幅と減衰量を稼ぎ、ある周波数のみの信号（ノイズ）をプローブ接続用ＳＭＡコネクタＣＮ１より出力させる。

図１０は、ノイズ可視化測定装置による被測定物のプリント基板１４を測定する場合の配置図である。
被測定物のプリント基板１４を専用固定治具４０に固定させ、この小型発振器Ｔｙｐｅ−Ａ５０を被測定物のプリント基板１４の真下の台座８２に配置する。また、小型発振器Ｔｙｐｅ−Ａ５０がさらに小さい場合には、台座８２を使用せずに、直接、被測定物のプリント基板１４に取り付けてもよい。図１０に示すように、小型発振器Ｔｙｐｅ−Ａ５０のプローブ接続用ＳＭＡコネクタ５２とプローブ１３を接続し、プローブ１３の信号、グラウンドは信号（ノイズ）を注入したいデバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドに対して半田付けにより接続する。この状態において、ノイズ可視化装置による測定を実施することで、同軸ケーブル１２からの放射を考慮することなく、デバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドに信号（ノイズ）を注入したときのプリント基板単体の測定結果を得ることが可能となる。

（実施例５）
実施例５は、同軸ケーブルに乗ってしまう定在波を考慮していないことによる同軸ケーブルからの放射を解決することを目的とする信号発生器を小型発振器とし、小型発振器の出力インピーダンスを低くした場合のノイズ注入方法について説明する。
一般的にプリント基板の電源インピーダンスは低いとされているため、そのまま、発振器出力を被測定物のプリント基板のデバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドに接続しただけでなく、発振器の出力インピーダンスをデバイス（ＩＣ）の出力インピーダンスに近付けるように低くすることで、実際の振る舞いに近い形状でノイズ可視化測定装置による測定結果を得ることができる。

図１１は、低出力のバッファ回路の概略構成を示す図である。
バッファ回路１０１は、発振器ＯＳＣと信号出力用電線９１の間に配置する。このバッファ回路１０１の出力インピーダンスを低い値とすることで、小型発振器ＯＳＣの出力インピーダンスを低くすることができる。
具体例として、このバッファ回路１０１をインバータ（以下、ＩＮＶ）の並列接続による低出力インピーダンスとしたときの構成について説明する。

図１２は小型発振器Ｔｙｐｅ−Ｂ９０の外観斜視図、図１３は発振回路Ｔｙｐｅ−Ｂ１００の内部構成図、および、図１４はその詳細回路図である。
図１２に示すように、小型発振器Ｔｙｐｅ−Ｂ９０の外観としては、発振器自体からの電磁波放射を防ぐための銅板による外装５１、発振回路Ｔｙｐｅ−Ｂ１００で生成したある周波数の信号（ノイズ）を出力する信号出力用の電線９１で構成される。
なお、小型発振器自体からの電磁波放射を防ぐための銅板による外装５１は、銅板に限らず、鉄板等、電磁波を遮蔽する部材としても良い。

図１３に示すように、発振回路Ｔｙｐｅ−Ｂ１００の構成としては、ある周波数の信号（ノイズ）を出力する発振器６１と、インバータを並列に接続したバッファ回路１０１と、部品を実装するためのプリント基板６３と、これらの回路を動作させるための電池６４とで構成される。プリント基板６３については、発振回路Ｔｙｐｅ−Ｂ１００自体の安定した動作を必要とするので、部品を実装しない空きスペースに対して銅テープを貼り、発振回路Ｔｙｐｅ−Ｂ１００のグラウンドを安定させておく。また、発振回路Ｔｙｐｅ−Ｂ１００としては、発振器ＯＳＣから出力されたある周波数の矩形波を出力させ、バッファ回路１０１の駆動能力を上げるためのＩＮＶに入れる。この出力をＩＮＶを並列接続させたバッファ回路１０１に入れ、信号出力用電線９１より、ある周波数の矩形波信号を出力させる。

この駆動能力を上げるためのＩＮＶは、ファンアウトを考慮して入れているものであり、ＩＮＶの並列接続した数が発振器ＯＳＣで駆動できる場合には、このＩＮＶは無くてもよい。
出力インピーダンスについては、ＩＮＶを並列に接続しているので、ＩＮＶ１個の出力インピーダンスの値を並列に接続した個数で割った値ということになる。つまり、この値が発振回路Ｔｙｐｅ−Ｂ１００の出力インピーダンスとなり、低い出力インピーダンスが可能となる。また、並列に接続するＩＮＶの数を調整することで、発振回路Ｔｙｐｅ−Ｂ１００の出力インピーダンスを調整することが可能である。

図１５は、ノイズ可視化測定装置による被測定物のプリント基板を測定する場合の配置図である。
ノイズ可視化測定装置による被測定物のプリント基板１４を測定する場合には、図１５に示すように配置する。被測定物のプリント基板１４を専用固定治具４０に固定させ、この小型発振器Ｔｙｐｅ−Ｂ９０を被測定物のプリント基板１４の真下の台座８２に配置する。また、小型発振器Ｔｙｐｅ−Ｂ９０がさらに小さい場合には、台座８２を使用せずに、直接、被測定物のプリント基板１４に付けてもよい。

信号出力用電線９１の信号、グラウンドを、信号（ノイズ）を注入したいデバイスの電源、グラウンドに対して半田付けする。この状態において、ノイズ可視化装置による測定を実施することで、同軸ケーブル１２からの放射を考慮することなく、かつ、デバイスの出力インピーダンスに近い値としているので、実際の振る舞いに近い形状で、デバイス（ＩＣ）の電源、グラウンドに信号（ノイズ）を注入したときの基板単体の測定結果を得ることが可能となる。

本発明の実施例１に係る信号発生器、同軸ケーブル、プローブおよび被測定物のプリント基板によるノイズ注入方法の概略を示す図である。 本発明の実施例２に係る信号発生器、同軸ケーブル、インピーダンス整合装置、および、被測定物のプリント基板によるノイズ注入方法の概略を示す図である。 同じく信号発生器側と被測定物のプリント基板のインピーダンス整合を示す図である。 同じくインピーダンス整合装置の概略構成図である。 同じくインピーダンス整合装置の回路図である。 本発明の実施例３に係る被測定物のプリント基板、プローブを固定する専用固定治具の構成図である。 本発明の実施例４に係る小型発振器Ｔｙｐｅ−Ａの外観斜視図である。 同じく小型発振器Ｔｙｐｅ−Ａの内部の概略構成を示す図である。 同じく発振回路Ｔｙｐｅ−Ａの回路図である。 同じく小型発振器Ｔｙｐｅ−Ａを使用し、ノイズ可視化測定装置による被測定物のプリント基板を測定する場合の配置方法を示す図である。 本発明の実施例５に係る低出力のバッファ回路の概略構成図である。 同じく小型発振器Ｔｙｐｅ−Ｂの外観斜視図である。 同じく小型発振器Ｔｙｐｅ−Ｂの内部の概略構成図である。 同じくＩＮＶを用いた低出力バッファ回路の回路図である。 同じく小型発振器Ｔｙｐｅ−Ｂを使用し、ノイズ可視化測定装置による被測定物のプリント基板を測定する場合の配置方法を示す図である。 本発明に係る測定の準備から対策までの処理フローチャートである。 本発明に係るノイズを注入したプリント基板上の近傍磁界測定の機器配置図である。

符号の説明

１１…信号発生器
１２…同軸ケーブル
１３…プローブ
１４…被測定物のプリント基板
１５…インピーダンス整合装置
１６…ケーブル
１７…ノイズ注入ケーブル
１８…近傍電磁界測定装置
２１…ＳＭＡコネクタ
２２…銅板
２３…グラウンド接続用銅板
２４…電線
２５…整合回路
４０…専用固定治具
４１…底板
４２…支柱
４３…プローブ支え台
５０…小型発振器Ｔｙｐｅ−Ａ
５１…外装
５２…プローブ接続用ＳＭＡコネクタ
６０…発振回路Ｔｙｐｅ−Ａ
６１…発振器
６２…コイル
６３…プリント基板
６４…電池
８２…台座
９０…小型発振器Ｔｙｐｅ−Ｂ
９１…信号出力用電線
１００…発振器Ｔｙｐｅ−Ｂ
１０１…バッファ回路
ＯＳＣ…発振器
Ｒ１…抵抗
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…インダクタ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５…コンデンサ
ＣＮ１…プローブ接続用ＳＭＡコネクタ
ＩＮＶ…インバータ

Claims (13)

1. システムの電源およびグラウンドにノイズを注入させることで、ＥＭＩ上問題となる箇所を特定するためのプリント基板のノイズ注入装置であって、
   ノイズ発生源としての信号発生器と、
   該信号発生器の出力に接続された同軸ケーブルと、
   該同軸ケーブルの他端に接続され、被測定物であるプリント基板上のデバイスの電源およびグラウンドピンに該同軸ケーブルを伝ってきたノイズを伝えるプローブとで構成することを特徴とするプリント基板のノイズ注入装置。
2. 前記プローブとして、ＳＭＡコネクタを装着したセミリジッドケーブルを用いたことを特徴とする請求項１に記載のプリント基板のノイズ注入装置。
3. システムの電源およびグラウンドにノイズを注入させることで、ＥＭＩ上の問題となる箇所を特定するためのプリント基板のノイズ注入装置であって、
   ノイズ発生源としての信号発生器と、
   該信号発生器の出力に接続された同軸ケーブルと、
   該同軸ケーブルの他端に接続され、被測定物であるプリント基板上のデバイスの電源およびグラウンドピンに該同軸ケーブルを伝ってきたノイズを伝えるインピーダンス整合装置とで構成することを特徴とするプリント基板のノイズ注入装置。
4. 前記インピーダンス整合装置は、同軸ケーブルとインピーダンス整合装置を接続するＳＭＡコネクタ、部品を実装するための銅板、該インピーダンス整合装置と被測定物のプリント基板のグラウンドを接続するグラウンド接続用銅板、該インピーダンス整合装置と被測定物のプリント基板の電源を接続する電線、信号発生器側と被測定物のプリント基板のインピーダンスを整合するための整合回路とで構成することを特徴とした請求項３に記載のプリント基板のノイズ注入装置。
5. 前記整合回路は、信号発生器側の信号部分が第１のコンデンサの一端と接続され、他端が第２のコンデンサの一端、および抵抗の一端と接続され、該抵抗の他端が第１のインダクタの一端と接続され、該第２のコンデンサ、第２のインダクタの他端はグラウンドに接続されるように構成されることを特徴とした請求項４に記載のプリント基板のノイズ注入装置。
6. ケーブルからの放射により、測定時のケーブルと基板の位置関係を固定するためのプリント基板のノイズ注入装置であって、
   被測定物のプリント基板を固定する支柱と、
   プローブのＳＭＡコネクタを被測定物のプリント基板の測定面に対して垂直になるように固定するプローブ支え台とを有することを特徴としたプリント基板のノイズ注入装置。
7. 小型発振器の出力をＢＰＦを用いて正弦波信号としたノイズ注入方法であって、
   上記小型発振器は、ある周波数の信号を出力する発振回路と、該発振回路の出力に含まれている高調波成分を取り除くためのコイルと、部品を実装するためのプリント基板と、上記各回路を動作させるための電池とで構成されることも特徴としたプリント基板のノイズ注入装置。
8. 前記発振回路は、ＢＰＦとして、該発振回路から出力されたある周波数の矩形波を出力させ、第１のインダクタのインダクタンスと第１のコンデンサによる同調回路を形成し、発振器の出力に含まれている高調波成分を取り除き、結合用の第２のコンデンサを介し、もう一つの第２のインダクタと第３のコンデンサによる同調回路により、帯域幅と減衰量を稼ぎ、ある周波数のみの信号をプローブ接続用ＳＭＡコネクタにより出力させることを特徴とした請求項７に記載のプリント基板のノイズ注入装置。
9. 同軸ケーブルの定在波を無効にするためのノイズ注入装置であって、
   被測定物のプリント基板を専用固定治具に固定させ、小型発振器を該被測定物のプリント基板の真下の台座に配置することを特徴としたプリント基板のノイズ注入装置。
10. 前記小型発振器がさらに小さい場合には、台座を使用することなく、直接、被測定物のプリント基板に取り付けて構成することを特徴とした請求項９に記載のプリント基板のノイズ注入装置。
11. 同軸ケーブルの定在波を無効にするためのノイズ注入装置であって、
    前記小型発振器は、ある周波数の信号を出力する発振回路と、インバータを並列に接続したバッファ回路と、部品を実装するためのプリント基板と、上記各回路を動作させるための電池とで構成されることを特徴としたプリント基板のノイズ注入装置。
12. 前記被測定物のプリント基板を専用固定治具に固定させ、小型発振器を該被測定物のプリント基板の真下の台座に配置することを特徴とした請求項１１に記載のプリント基板のノイズ注入装置。
13. 前記小型発振器が小さい場合には、台座を使用することなく、被測定物のプリント基板に取り付け、直接、信号出力用電線の信号を注入したいデバイスの電源、グラウンドに対して半田付けすることを特徴とした請求項１１または１２に記載のプリント基板のノイズ注入装置。

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