JPH09260885A - Noise reduction mechanism - Google Patents

Noise reduction mechanism

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JPH09260885A
JPH09260885A JP7235796A JP7235796A JPH09260885A JP H09260885 A JPH09260885 A JP H09260885A JP 7235796 A JP7235796 A JP 7235796A JP 7235796 A JP7235796 A JP 7235796A JP H09260885 A JPH09260885 A JP H09260885A
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JP
Japan
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impedance
noise
electrostatic shield
reduction mechanism
ground
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JP7235796A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Yamada
真一 山田
Nobuyuki Iwama
信行 岩間
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH09260885A publication Critical patent/JPH09260885A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable an electrostatic shield structure to display an electrostatic shield effect as much as possible, by a method wherein a means which decreases an object in impedance to grounding is provided to the electrostatic shield structure installed against a noise source. SOLUTION: Provided that noises are transmitted to a conductor 2 apart by a distance d1 from a noise source 1 that produces noises, an electrostatic shield structure 3 is installed at a position apart from the noise source 1 by a distance d2 (d2 <d1 ). An impedance converter 4 as a means which decreases an object in impedance to grounding GND is connected to the electrostatic shield structure 3. By this setup, electrostatic capacitance between the noise source 1 and an equipment influenced by noises transmitted from the noise source 1 is reduced to nearly zero, a noise reduction mechanism of this constitution is capable of displaying an electrostatic shield effect as much as possible.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電磁界の存
在する環境下でそれに基づいて発生するノイズによる装
置内・外への影響を少なくするように設計されたEMC
(Electro Magnetic Compatible design)キャビネット
等に生じるノイズを効果的に低減し得るノイズ低減機構
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an EMC designed to reduce the influence on the inside and outside of a device due to noise generated thereby in an environment where an electromagnetic field exists.
(Electro Magnetic Compatible design) A noise reduction mechanism capable of effectively reducing noise generated in a cabinet or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディジタル回路や電気的なスイッチング
などは、非常に高い周波数の電気変化を内在する。これ
らの電気変化は、例えば空気中を電界変化として近傍に
伝搬し、また遠方には電磁波として伝搬して他の電子機
器等に有害なノイズを与えるおそれがある。このうち、
特に電界変化によるノイズ伝搬を低減する1つの対策と
して静電シールド法がある。この静電シールドの効果
を、図6の静電的ノイズ結合のモデルを用いて説明す
る。同図において、VS はA点に存在するノイズ源のノ
イズ、ZL はB点に存在するノイズの影響を受ける機器
の等価インピーダンス、Sは静電シールド、ZC は静電
シールドSとグラウンド間のインピーダンス、CS は静
電シールド無しのときのA・B間の静電容量、C1 ,C
2 ,C3 は静電シールドSを設けたときのA・S間、S
・B間及びA・B間の各静電容量である。このように、
静電シールドSを設けることによって静電容量の再配置
が行われ、B点の機器に伝搬するノイズの大きさは、V
N =VS ・C3 /(CL +C2 +C3 )となる。この結
果、ノイズの大きさVN は近似的にC3 /CS に改善さ
れる。
2. Description of the Related Art Digital circuits, electrical switching, etc. have inherently very high frequency electrical changes. These electrical changes may propagate in the vicinity as changes in the electric field in the air, for example, and may also propagate as electromagnetic waves in the distance, giving harmful noise to other electronic devices. this house,
In particular, there is an electrostatic shield method as one measure for reducing noise propagation due to a change in electric field. The effect of this electrostatic shield will be described using the model of electrostatic noise coupling in FIG. In the figure, V S is the noise of the noise source existing at point A, Z L is the equivalent impedance of the equipment affected by the noise existing at point B, S is the electrostatic shield, Z C is the electrostatic shield S and the ground. Impedance between them, C S is the capacitance between A and B when there is no electrostatic shield, C 1 , C
2 and C 3 are between S and A when the electrostatic shield S is installed, S
・ Each capacitance between B and between A and B. in this way,
The capacitance is rearranged by providing the electrostatic shield S, and the magnitude of the noise propagating to the device at the point B is V
N = V S · C 3 / (C L + C 2 + C 3 ). As a result, the noise level V N is approximately improved to C 3 / C S.

【0003】ところで、図7に示すようなノイズの周波
数のλ/4サイズの金属片22は、ノイズ源21からノ
イズが伝搬して変動電流が流れると、同図に示すように
等価的にアンテナ22aとして機能し、ノイズを増幅し
て放射するので、他の電子機器等に悪影響を与える。こ
のため、サイズの選択が必要である。このサイズの点に
関しては、図8(a)に示すような、ノイズ源21とな
る機器類を内蔵した金属筐体23においても同様であ
り、金属筐体23自体がノイズの周波数のλ/4サイズ
となる場合には、アンテナ23aとして機能してしまう
場合がある。図8(b)にはインバータユニット24、
高速スタータ25等のX線管制御装置を内蔵したEMC
キャビネット(筐体)26を示す。このようなシールド
ボックス構造のEMCキャビネット26においても、縦
寸法が例えば1.8m程度であると、30MHzのλ/
4(縮小率考慮)アンテナとして機能し、大きな放射ノ
イズを発生する。
By the way, when the noise propagates from the noise source 21 and a fluctuating current flows, the metal piece 22 of λ / 4 size having the noise frequency as shown in FIG. 7 is equivalently equivalent to the antenna as shown in FIG. Since it functions as 22a and amplifies and radiates noise, it adversely affects other electronic devices and the like. Therefore, it is necessary to select the size. Regarding this size, the same applies to a metal housing 23 having a built-in device serving as a noise source 21 as shown in FIG. 8A, and the metal housing 23 itself has a noise frequency of λ / 4. In the case of the size, it may function as the antenna 23a. In FIG. 8B, the inverter unit 24,
EMC with built-in X-ray tube controller such as high-speed starter 25
A cabinet (housing) 26 is shown. Also in the EMC cabinet 26 having such a shield box structure, when the vertical dimension is, for example, about 1.8 m, λ / of 30 MHz is obtained.
4 (Consideration of reduction ratio) Functions as an antenna and generates large radiation noise.

【0004】また図9は、心電図などの生体信号を検出
する医用機器において、本体27からアイソレーション
された検出ユニット28の構成例を示している。本体2
7には、生体信号をデータ処理、表示するための高速ロ
ジック回路等が内蔵され、検出ユニット28には、先端
部に生体に接触する電極29が設けられたケーブル30
が接続されている。検出ユニット28は、生体安全の面
からリーク電流が厳しく規制されているので、このよう
に本体27からアイソレーションされており、電源等は
トランス等を介して本体27から送られるようになって
いる。このような機器では、本体27内の高速ロジック
回路等からの高周波ノイズがアイソレーションされた回
路、特に電極29までのケーブル30に飛び込み、その
ケーブル30から放射ノイズが二次輻射されて他の電子
機器等に悪影響を与えることがある。
FIG. 9 shows an example of the structure of a detection unit 28 isolated from a main body 27 in a medical device for detecting a biosignal such as an electrocardiogram. Body 2
The high-speed logic circuit for data processing and displaying the biomedical signal is built in 7 and the detection unit 28 has a cable 30 having an electrode 29 for contacting the living body at the tip thereof.
Is connected. The leak current of the detection unit 28 is strictly regulated from the viewpoint of biological safety, and thus is isolated from the main body 27 in this manner, and the power source and the like are sent from the main body 27 via a transformer or the like. . In such a device, a high-frequency logic circuit in the main body 27 isolates a high-frequency noise from the circuit, particularly jumps into the cable 30 up to the electrode 29, and the radiation noise is secondarily radiated from the cable 30 to cause another electron to be emitted. May adversely affect equipment.

【0005】一方、低インピーダンス、定電位点を得る
アクティブグラウンド回路が特開平6−188842号
公報に開示されている。このアクティブグラウンド回路
は、図10に示すように、高入力インピーダンスのイン
ピーダンス変換器31に参照電位を加え、入力をグラウ
ンド電位に接続し、その出力に低インピーダンスを得る
ようになっている。
On the other hand, an active ground circuit for obtaining a low impedance and constant potential point is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-188842. As shown in FIG. 10, this active ground circuit applies a reference potential to the impedance converter 31 having a high input impedance, connects the input to the ground potential, and obtains a low impedance at the output.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示した静電的ノイズ結合のモデルにおいて、機器に伝搬
するノイズの大きさVN は、静電シールドSを設けるこ
とによって近似的にC3/CS に改善されるが、現実の
装置では静電シールドSとグラウンドとの間に距離があ
るため、その間のインピーダンスZC が大きく、したが
ってC3 が小さくならず静電シールドの効果が十分に得
られないという問題点があった。
However, in the electrostatic noise coupling model shown in FIG. 6, the magnitude V N of the noise propagating to the device is approximately C 3 by providing the electrostatic shield S. / C S , but in an actual device, the distance between the electrostatic shield S and the ground is large, so the impedance Z C between them is large, and therefore C 3 is not small and the effect of the electrostatic shield is sufficient. There was a problem that I could not get it.

【0007】図7、図8に示したように、ノイズの伝搬
する位置にある金属片又は金属筐体がノイズの周波数の
λ/4サイズとなる場合には、これらの金属片又は金属
筐体が等価的にアンテナとして機能し、ノイズを増幅し
て放射するので、他の電子機器等に悪影響を与えてしま
うという問題点があった。
As shown in FIGS. 7 and 8, when the metal piece or the metal case at the position where the noise propagates has a λ / 4 size of the noise frequency, the metal piece or the metal case is used. Equivalently functions as an antenna and amplifies and radiates noise, which adversely affects other electronic devices and the like.

【0008】図9に示したように、本体からアイソレー
ションされた検出ユニットの構成においては、本体内の
高速ロジック回路等からの高周波ノイズがアイソレーシ
ョンされた回路、特に電極までのケーブルに飛び込み、
そのケーブルから放射ノイズが二次輻射されて他の電子
機器等に悪影響を与えることがあるという問題点があっ
た。
As shown in FIG. 9, in the structure of the detection unit isolated from the main body, the high-frequency noise from the high-speed logic circuit etc. in the main body jumps into the isolated circuit, especially the cable to the electrode,
There is a problem that radiation noise may be secondarily radiated from the cable and adversely affect other electronic devices and the like.

【0009】また、図10に示したアクティブグラウン
ド回路は、接地点として利用可能な低インピーダンスの
一定電位点を得ることができる回路のみを示したもので
ある。
Further, the active ground circuit shown in FIG. 10 shows only a circuit capable of obtaining a low-impedance constant potential point that can be used as a ground point.

【0010】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
第1に静電シールドの効果を最大限に発揮させることが
でき、第2の金属筐体がノイズの周波数のλ/4サイズ
となる場合においてもアンテナ化することがなく、第3
に本体からアイソレーションされた回路等に接続された
シールドケーブルから放射ノイズが二次輻射されること
のないノイズ低減機構を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above,
First, the effect of the electrostatic shield can be maximized, and even when the second metal casing has a size of λ / 4 of the frequency of noise, it does not become an antenna, and
Another object of the present invention is to provide a noise reduction mechanism that prevents secondary radiation of radiation noise from a shielded cable connected to a circuit or the like isolated from the main body.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、ノイズ源に対して設置され
た静電シールド構造体に、グラウンドへのインピーダン
スを低減する低インピーダンス化手段を接続してなるこ
とを要旨とする。この構成により、ノイズ源とノイズの
影響を受ける機器等との間の静電容量がゼロに近く小さ
くなり、静電シールドの効果が最大限に発揮されて上記
機器等に伝搬するノイズの大きさを十分に小さくするこ
とが可能となる。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 provides an electrostatic shield structure provided for a noise source with a low impedance for reducing the impedance to ground. The point is to connect the means. With this configuration, the capacitance between the noise source and the equipment that is affected by noise will be close to zero, and the effect of the electrostatic shield will be maximized, and the amount of noise that propagates to the equipment, etc. Can be made sufficiently small.

【0012】請求項2記載の発明は、上記請求項1記載
のノイズ低減機構において、前記静電シールド構造体
は、アルミ、銅を含む良導電性金属で作製してなること
を要旨とする。この構成により、静電シールド構造体の
全域がグラウンドに対し低インピーダンス化して静電シ
ールドの効果を最大限に発揮させることが可能となる。
A second aspect of the present invention is characterized in that, in the noise reduction mechanism according to the first aspect, the electrostatic shield structure is made of a good conductive metal containing aluminum and copper. With this configuration, the entire area of the electrostatic shield structure has a low impedance with respect to the ground, and the effect of the electrostatic shield can be maximized.

【0013】請求項3記載の発明は、内部又は外部に対
しノイズの伝達を防止すべき金属筐体に、グラウンドへ
のインピーダンスを低減する低インピーダンス化手段を
接続してなることを要旨とする。この構成により、金属
筐体がノイズの周波数のλ/4サイズとなる場合におい
ても、金属筐体に誘起された高周波ノイズは低インピー
ダンス点に流れ込んで、アンテナ化することがなく電磁
波の発生が防止される。
A third aspect of the present invention is characterized in that a metal casing for preventing noise transmission to the inside or the outside is connected to an impedance lowering means for reducing impedance to ground. With this configuration, even when the metal case has a size of λ / 4 of the noise frequency, the high-frequency noise induced in the metal case flows into the low impedance point and does not become an antenna, preventing the generation of electromagnetic waves. To be done.

【0014】請求項4記載の発明は、所用の信号を伝送
するシールドケーブルにおけるシールド体に、グラウン
ドへのインピーダンスを低減する低インピーダンス化手
段を接続してなることを要旨とする。この構成により、
シールド体が静電シールドとして機能し、シールドケー
ブルから放射ノイズが二次輻射することが防止される。
A fourth aspect of the present invention is characterized in that a shield body in a shielded cable for transmitting a desired signal is connected to a means for lowering impedance to reduce impedance to ground. With this configuration,
The shield body functions as an electrostatic shield, and secondary radiation of radiation noise from the shielded cable is prevented.

【0015】請求項5記載の発明は、上記請求項4記載
のノイズ低減機構において、前記低インピーダンス化手
段の他端はグラウンド電位点に対してアイソレーション
してなることを要旨とする。この構成により、医用機器
等において、シールドケーブルが、本体からアイソレー
ションされた検出ユニット等に接続され、生体信号等を
伝送するものである場合、低インピーダンス化手段の他
端を上記本体と検出ユニット間の浮遊容量等を介してグ
ラウンドに接続するというアイソレートした接続構造と
することで、検出ユニットが本体から確実にアイソレー
ションされて医用機器等としての安全性が保持される。
A fifth aspect of the invention is characterized in that, in the noise reduction mechanism according to the fourth aspect, the other end of the impedance lowering means is isolated from a ground potential point. With this configuration, in a medical device or the like, when the shielded cable is connected to a detection unit or the like isolated from the main body and transmits a biological signal or the like, the other end of the impedance lowering means is connected to the main body and the detection unit. By using an isolated connection structure in which the detection unit is connected to the ground via a floating capacitance or the like, the detection unit is reliably isolated from the main body, and safety as a medical device or the like is maintained.

【0016】請求項6記載の発明は、上記請求項1乃至
5の何れかに記載のノイズ低減機構において、前記低イ
ンピーダンス化手段は、参照電位が加えられるとともに
入力側が高インピーダンスで出力側に低インピーダンス
を得るインピーダンス変換器であることを要旨とする。
この構成により、グラウンド側インピーダンスが高くて
も静電シールド構造体等との接続側を低インピーダンス
化することが可能となり、上記のようにグラウンド側を
浮遊容量等を介して接続することが可能となる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the noise reduction mechanism according to any one of the first to fifth aspects, the impedance lowering means is provided with a reference potential and has a high impedance on the input side and a low impedance on the output side. The gist is that it is an impedance converter that obtains impedance.
With this configuration, even if the ground side impedance is high, it is possible to reduce the impedance of the connection side with the electrostatic shield structure, etc., and it is possible to connect the ground side via stray capacitance etc. as described above. Become.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1及び図2は、本発明の第1の実施の形
態を示す図である。いま、例えばディジタルPC板上の
クロック発振器からのクロックの高調波がノイズになる
ものとする。図1において、1は、このようなノイズを
発生するノイズ源であり、このノイズ源1から距離d1
離れた所にある導電体2にノイズが伝搬しているとした
場合、静電シールド構造体3をノイズ源1から距離d2
(d2 <d1 )の位置に設置する。静電シールド構造体
3はアルミ、銅などの良導電性金属材料で作製したもの
を使用する。そして、この静電シールド構造体3にグラ
ウンドGNDへのインピーダンスを低減する低インピー
ダンス化手段としてのインピーダンス変換器4を接続す
る。図1では、インピーダンス変換器4はシールド構造
体3のA点に接続されているが、さらにB点等の複数箇
所に接続してもよい。
FIGS. 1 and 2 are views showing a first embodiment of the present invention. Now, for example, it is assumed that the harmonics of the clock from the clock oscillator on the digital PC board become noise. In FIG. 1, 1 is a noise source that generates such noise, and a distance d 1 from the noise source 1
If noise is propagated to the conductor 2 at a distance, the electrostatic shield structure 3 is separated from the noise source 1 by a distance d 2
It is installed at the position of (d 2 <d 1 ). The electrostatic shield structure 3 is made of a highly conductive metal material such as aluminum or copper. Then, the electrostatic shield structure 3 is connected to an impedance converter 4 as a means for reducing the impedance to the ground GND. In FIG. 1, the impedance converter 4 is connected to the point A of the shield structure 3, but may be further connected to a plurality of points such as the point B.

【0019】図2は、このインピーダンス変換器4の構
成を示している。インピーダンス変換器4は、オペアン
プを用いたボルテージフォロアで構成され、入力側(非
反転入力端子(+))が高インピーダンスで出力側に低
インピーダンスが得られるようになっている。オペアン
プは目的ノイズの周波数よりも周波数特性のよいものが
使用される。特に位相特性は低周波から落ちていくので
反転入力端子(−)と出力端子との間に位相補償用コン
デンサ6を接続してもよい。またオペアンプの高インピ
ーダンス入力については電位を安定させるため、フィル
タ機能回路7を接続してもよい。フィルタ機能回路7と
しては、CRによるハイパスフィルタ、オペアンプのコ
モンモードキャンセル機能、ノイズカットトランス、そ
の他、既製の信号フィルタなどが用いられる。8は参照
電位付加点である。
FIG. 2 shows the configuration of the impedance converter 4. The impedance converter 4 is composed of a voltage follower using an operational amplifier, and the input side (non-inverting input terminal (+)) has a high impedance and the output side has a low impedance. As the operational amplifier, one having better frequency characteristics than the frequency of target noise is used. In particular, since the phase characteristic drops from a low frequency, the phase compensation capacitor 6 may be connected between the inverting input terminal (-) and the output terminal. A filter function circuit 7 may be connected to the high impedance input of the operational amplifier to stabilize the potential. As the filter function circuit 7, a high pass filter by CR, a common mode canceling function of an operational amplifier, a noise cut transformer, and other ready-made signal filters are used. Reference numeral 8 is a reference potential addition point.

【0020】図1において、A点に接続したインピーダ
ンス変換器4の高インピーダンス入力点(非反転入力端
子(+))にグラウンドGNDの電位を安定したまま導
くため、そのリードはシールドケーブル5にしてもよ
い。そして、さらにシールドケーブル5におけるシール
ド編組(シールド体)の電位を安定にするため、そのシ
ールド編組において完全にグラウンド電位に可能な限り
近いC点に上記と同様のインピーダンス変換器4を接続
してもよい。
In FIG. 1, since the potential of the ground GND is stably guided to the high impedance input point (non-inverting input terminal (+)) of the impedance converter 4 connected to the point A, its lead is the shielded cable 5. Good. Further, in order to further stabilize the potential of the shield braid (shield body) in the shielded cable 5, even if the same impedance converter 4 as above is connected to the point C which is as close as possible to the ground potential in the shield braid. Good.

【0021】上述したように、本実施の形態のノイズ低
減機構は、静電シールド構造体3にインピーダンス変換
器4を接続してグラウンドGNDへのインピーダンスを
低くしたので、ノイズ源1と導電体2との間の静電容量
(前述のC3 )がゼロに近く小さくなり、静電シールド
の効果が最大限に発揮されて導電体2に伝搬するノイズ
の大きさを十分に小さくすることができる。したがっ
て、導電体2から放射ノイズが二次輻射されることもな
い。
As described above, in the noise reduction mechanism of this embodiment, the impedance converter 4 is connected to the electrostatic shield structure 3 to lower the impedance to the ground GND, so that the noise source 1 and the conductor 2 are connected. The electrostatic capacitance (C 3 described above) between and becomes small near zero, the effect of the electrostatic shield is maximized, and the magnitude of noise propagating to the conductor 2 can be made sufficiently small. . Therefore, the radiation noise is not secondarily radiated from the conductor 2.

【0022】図3の(a)〜(d)には、本発明の第2
の実施の形態を示す。本実施の形態は、EMCキャビネ
ット等の金属筐体に対しノイズ低減機構を設けて低ノイ
ズキャビネットとしたものである。いま、ノイズ源11
からのノイズとしてモータ駆動用インバータの高調波4
2MHzが発生しているものとする。図3(a)に示す
ように、高さ1.8の静電シールド機能を期待される金
属筐体9に、上記のノイズ源11が収納されている場
合、まずノイズは金属筐体9に伝搬する。金属筐体9の
高さ(フレーム長さ)が42MHzの高調波のλ/4サ
イズなので、金属筐体9に流れる高周波ノイズ電流は金
属筐体9がアンテナの機能を果たして42MHzの強い
電磁波を発生してしまうことになる。金属筐体9は静電
シールドとして機能するためにグラウンドGNDとの接
続機構を持つが、グラウンドGNDとの間のインピーダ
ンスが高いために金属筐体9に誘起された高周波ノイズ
電流は十分に低減できていない。これに対し、本実施の
形態では、金属筐体9内の一部、例えば図3(a)のD
で示す位置に、図3の(b),(c)に示すように、ノ
イズの影響を受けにくいようにシールド10内に実装し
たインピーダンス変換器4を設置し、その低インピーダ
ンス出力側を金属筐体9に面導通Eさせ、高インピーダ
ンス入力側を前記第1の実施の形態と同様にシールドケ
ーブル5を介してグラウンドGNDに導いている。図3
(d)に示すように、シールド10内に実装したインピ
ーダンス変換器4は、上記D点に対応した金属筐体9の
外側に設置してもよい。
The second embodiment of the present invention is shown in FIGS.
An embodiment will be described. In the present embodiment, a noise reduction mechanism is provided in a metal housing such as an EMC cabinet to form a low noise cabinet. Now the noise source 11
As noise from the motor drive inverter harmonics 4
It is assumed that 2 MHz is generated. As shown in FIG. 3A, when the above noise source 11 is housed in the metal housing 9 expected to have an electrostatic shield function with a height of 1.8, noise is first stored in the metal housing 9. Propagate. Since the height (frame length) of the metal casing 9 is λ / 4 size of the harmonic of 42 MHz, the high frequency noise current flowing in the metal casing 9 causes the metal casing 9 to function as an antenna and generate a strong electromagnetic wave of 42 MHz. Will be done. The metal casing 9 has a connection mechanism with the ground GND in order to function as an electrostatic shield, but the high-frequency noise current induced in the metal casing 9 can be sufficiently reduced due to the high impedance between the metal casing 9 and the ground GND. Not not. On the other hand, in the present embodiment, a part of the inside of the metal housing 9, for example, D in FIG.
As shown in (b) and (c) of FIG. 3, the impedance converter 4 mounted in the shield 10 is installed at the position indicated by, so that the low impedance output side thereof is a metal casing. The body 9 is brought into surface conduction E, and the high impedance input side is led to the ground GND through the shielded cable 5 as in the first embodiment. FIG.
As shown in (d), the impedance converter 4 mounted in the shield 10 may be installed outside the metal casing 9 corresponding to the point D.

【0023】上述したように、本実施の形態のノイズ低
減機構は、金属筐体9にインピーダンス変換器4を接続
してグラウンドGNDへのインピーダンスを低くしたの
で、金属筐体9がノイズの周波数のλ/4サイズとなる
場合においても、金属筐体9に誘起された高周波ノイズ
電流は低インピーダンス点に流れ込んで、アンテナ化す
ることがなく電磁波の発生を防止することが可能とな
る。
As described above, in the noise reduction mechanism of this embodiment, the impedance converter 4 is connected to the metal casing 9 to lower the impedance to the ground GND, so that the metal casing 9 can reduce the frequency of noise. Even in the case of the λ / 4 size, the high frequency noise current induced in the metal casing 9 flows into the low impedance point, and it is possible to prevent the generation of electromagnetic waves without forming an antenna.

【0024】図4の(a),(b)には、本発明の第3
の実施の形態を示す。本実施の形態は、心電図などの生
体信号を検出する医用機器において、本体からアイソレ
ーションされた検出ユニット、特にこの検出ユニットに
接続されたシールドケーブルにノイズ低減機構を設け、
本体内の高速ロジック回路等からの高周波ノイズに起因
してシールドケーブルから放射ノイズが二次輻射されな
いようにしたものである。なお、図4の(a),(b)
において、前記図9における機器等と同一ないし均等の
ものは、前記と同一符号を以って示し、重複した説明を
省略する。本実施の形態では、検出ユニット28に接続
されたケーブルがシールドケーブル12とされ、そのシ
ールド編組(シールド体)12aにインピーダンス変換
器4の低インピーダンス出力点が接続されている。ただ
し、シールドケーブル12が接続された検出ユニット2
8が本体27からアイソレーションされているので、イ
ンピーダンス変換器4の高インピーダンス入力点はグラ
ウンドGNDへ直接接続することはできずアイソレート
する必要がある。そこで、インピーダンス変換器4の高
インピーダンス入力点とグラウンドGND間を高耐圧コ
ンデンサ13で接続する(図4(a))、又はインピー
ダンス変換器4の高インピーダンス入力点とグラウンド
GND間を、本体27と検出ユニット28との間の浮遊
容量14で接続する(図4(b))という手段をとって
いる。
FIGS. 4A and 4B show the third embodiment of the present invention.
An embodiment will be described. The present embodiment, in a medical device for detecting a biological signal such as an electrocardiogram, a detection unit isolated from the main body, in particular, a shield cable connected to the detection unit is provided with a noise reduction mechanism,
This is intended to prevent secondary noise from being radiated from the shielded cable due to high frequency noise from the high speed logic circuit in the main body. 4 (a) and (b)
9, the same or equivalent devices as those in FIG. 9 are designated by the same reference numerals as those used above, and the duplicated description will be omitted. In the present embodiment, the cable connected to the detection unit 28 is the shield cable 12, and the low impedance output point of the impedance converter 4 is connected to the shield braid (shield body) 12a. However, the detection unit 2 to which the shielded cable 12 is connected
Since 8 is isolated from body 27, the high impedance input point of impedance converter 4 cannot be directly connected to ground GND and must be isolated. Therefore, the high-impedance input point of the impedance converter 4 and the ground GND are connected by the high voltage capacitor 13 (FIG. 4A), or the high-impedance input point of the impedance converter 4 and the ground GND are connected to the main body 27. The means for connecting the detection unit 28 with the stray capacitance 14 (FIG. 4B) is used.

【0025】上述したように、本実施の形態のノイズ低
減機構は、シールドケーブル12のシールド編組12a
にインピーダンス変換器4を接続してグラウンドGND
へのインピーダンスを低くしたので、シールド編組12
aが静電シールドとして機能し、シールドケーブル12
から放射ノイズが二次輻射されることがない。
As described above, the noise reduction mechanism of this embodiment is provided with the shield braid 12a of the shielded cable 12.
Connect the impedance converter 4 to the ground GND
Since the impedance to the
a functions as an electrostatic shield, and the shielded cable 12
Radiation noise is never emitted from the secondary radiation.

【0026】次に、上述した各実施の形態の効果を、さ
らに確かめるための実験結果例を、図5の(a)〜
(d)を用いて述べる。
Next, examples of experimental results for further confirming the effects of the above-described embodiments will be described with reference to FIGS.
This will be described using (d).

【0027】方法:発振器(HP81116A:波形発
生器)から発する矩形波出力(20MHz)をリード1
5に与え、そのリード15からの高周波静電誘導を金属
片(銅テープ)16が受けるように構成した。そして、
そのときの金属片16とグラウンドGND間の電位差を
静電誘導電圧としてオシロスコープ(テクトロTDS5
40A)で観察し、その観察波形から得られるP−P値
の比較によって静電誘導低減効果をみた。比較のため、
実験装置は、リード15と金属片16の間の空間が異な
る状態の次の3種を準備した。リード15から金属片
16までの空間には何もない構造(図5(a))。なお
図5(a)中の17はオシロスコーププローブである。
リード15から金属片16までの空間に金属片16と
同じサイズの静電シールド(銅テープ)18を設け、静
電シールド18はグラウンドGNDにコンデンサ19で
接続した構造(図5(b))。リード15から金属片
16までの空間に金属片16と同じサイズの静電シール
ド18を設け、静電シールド18は図5(d)に示すイ
ンピーダンス変換器4を介してグラウンドGNDに接続
した構造(図5(c))。
Method: Read the rectangular wave output (20 MHz) emitted from the oscillator (HP81116A: waveform generator) 1
5, the metal piece (copper tape) 16 receives the high-frequency electrostatic induction from the lead 15. And
The potential difference between the metal piece 16 and the ground GND at that time is used as an electrostatic induction voltage in an oscilloscope (Tektro TDS5
40A), and the effect of reducing electrostatic induction was observed by comparing PP values obtained from the observed waveform. For comparison,
The experimental apparatus prepared the following three types in which the space between the lead 15 and the metal piece 16 was different. The structure in which there is nothing in the space from the lead 15 to the metal piece 16 (FIG. 5A). Note that 17 in FIG. 5A is an oscilloscope probe.
An electrostatic shield (copper tape) 18 of the same size as the metal piece 16 is provided in the space from the lead 15 to the metal piece 16, and the electrostatic shield 18 is connected to the ground GND by a capacitor 19 (FIG. 5B). An electrostatic shield 18 having the same size as the metal piece 16 is provided in the space from the lead 15 to the metal piece 16, and the electrostatic shield 18 is connected to the ground GND via the impedance converter 4 shown in FIG. FIG. 5 (c)).

【0028】結果:オシロスコープ観察波形から得られ
たP−P値は次のとおりである。の構造は、P−P値
=5mV。の構造は、P−P値=4.5mVで、に
対して10%低減。の構造は、P−P値=4mVで、
に対して20%低減。
Results: The PP values obtained from the oscilloscope observation waveforms are as follows. The structure has a PP value of 5 mV. The structure has a P-P value of 4.5 mV, which is a 10% reduction. Has a PP value of 4 mV,
20% reduction.

【0029】結論:インピーダンス変換器4を用いるこ
とにより、静電シールド18のみの場合より、さらに高
周波静電誘導を抑えることができる。
Conclusion: By using the impedance converter 4, the high frequency electrostatic induction can be further suppressed as compared with the case where only the electrostatic shield 18 is used.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、ノイズ源に対して設置された静電シールド
構造体に、グラウンドへのインピーダンスを低減する低
インピーダンス化手段を接続したため、ノイズ源とノイ
ズの影響を受ける機器等との間の静電容量がゼロに近く
小さくなり、静電シールドの効果が最大限に発揮されて
上記機器等に伝搬するノイズの大きさを十分に小さくす
ることができる。
As described above, according to the invention of claim 1, the electrostatic shield structure provided for the noise source is connected to the impedance lowering means for reducing the impedance to the ground. , The capacitance between the noise source and the equipment affected by the noise becomes close to zero, and the effect of the electrostatic shield is maximized to ensure that the noise propagated to the equipment is sufficiently large. Can be made smaller.

【0031】請求項2記載の発明によれば、前記静電シ
ールド構造体は、アルミ、銅を含む良導電性金属で作製
したため、静電シールド構造体の全域がグラウンドに対
し低インピーダンス化して静電シールドの効果を最大限
に発揮させることができる。
According to the second aspect of the present invention, since the electrostatic shield structure is made of a good conductive metal including aluminum and copper, the entire area of the electrostatic shield structure has a low impedance with respect to the ground, and is therefore static. It is possible to maximize the effect of the electric shield.

【0032】請求項3記載の発明によれば、内部又は外
部に対しノイズの伝達を防止すべき金属筐体に、グラウ
ンドへのインピーダンスを低減する低インピーダンス化
手段を接続したため、金属筐体がノイズの周波数のλ/
4サイズとなる場合においても、金属筐体に誘起された
高周波ノイズが低インピーダンス点に流れ込んで、金属
筐体のアンテナ化を防止することができる。
According to the third aspect of the present invention, the metal casing which should prevent the transmission of noise to the inside or the outside is connected to the impedance lowering means for reducing the impedance to the ground. Frequency of λ /
Even in the case of four sizes, high-frequency noise induced in the metal housing can flow into the low impedance point, and the metal housing can be prevented from becoming an antenna.

【0033】請求項4記載の発明によれば、所用の信号
を伝送するシールドケーブルにおけるシールド体に、グ
ラウンドへのインピーダンスを低減する低インピーダン
ス化手段を接続したため、シールド体が静電シールドと
して機能し、シールドケーブルから放射ノイズが二次輻
射するのを防止することができる。
According to the fourth aspect of the invention, since the shield body in the shielded cable for transmitting the desired signal is connected to the impedance lowering means for reducing the impedance to the ground, the shield body functions as an electrostatic shield. It is possible to prevent secondary radiation of radiation noise from the shielded cable.

【0034】請求項5記載の発明によれば、前記低イン
ピーダンス化手段の他端はグラウンド電位点に対してア
イソレーションしたため、医用機器等において、シール
ドケーブルが、本体からアイソレーションされた検出ユ
ニット等に接続され、生体信号等を伝送するものである
場合、低インピーダンス化手段の他端を上記本体と検出
ユニット間の浮遊容量等を介してグラウンドに接続する
というアイソレートした接続構造とすることで、検出ユ
ニットが本体から確実にアイソレーションされて医用機
器等としての安全性を保持することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the other end of the impedance lowering means is isolated from the ground potential point. Therefore, in a medical device or the like, the shield cable is isolated from the main body of the detection unit or the like. In the case of transmitting a biological signal or the like, the other end of the impedance lowering means is connected to the ground through the stray capacitance between the main body and the detection unit, etc. The detection unit can be reliably isolated from the main body, and the safety as a medical device or the like can be maintained.

【0035】請求項6記載の発明によれば、前記低イン
ピーダンス化手段は、参照電位が加えられるとともに入
力側が高インピーダンスで出力側に低インピーダンスを
得るインピーダンス変換器としたため、グラウンド側イ
ンピーダンスが高くても静電シールド構造体等との接続
側を低インピーダンス化することができ、上記のように
グラウンド側を浮遊容量等を介して接続することが可能
となる。
According to the invention of claim 6, since the impedance lowering means is an impedance converter to which a reference potential is applied and which has a high impedance on the input side and a low impedance on the output side, the impedance on the ground side is high. Also, the impedance of the connection side with the electrostatic shield structure or the like can be reduced, and the ground side can be connected via the floating capacitance or the like as described above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るノイズ低減機構の第1の実施の形
態を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a noise reduction mechanism according to the present invention.

【図2】上記第1の実施の形態に適用されるインピーダ
ンス変換器のブロック回路図である。
FIG. 2 is a block circuit diagram of an impedance converter applied to the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施の形態を示す構成図であ
る。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施の形態を示す構成図であ
る。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図5】上記各実施の形態の効果を確かめるための実験
例を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an experimental example for confirming the effect of each of the above-described embodiments.

【図6】静電シールドの効果を説明するための静電的ノ
イズ結合のモデルを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a model of electrostatic noise coupling for explaining the effect of an electrostatic shield.

【図7】ノイズ伝搬を受けた金属片の挙動を説明するた
めの図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the behavior of a metal piece that has undergone noise propagation.

【図8】ノイズ伝搬を受けた金属筐体の挙動を説明する
ための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the behavior of a metal housing that has undergone noise propagation.

【図9】アイソレーションユニットへの接続ケーブルか
ら発生するノイズを説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining noise generated from a connection cable to the isolation unit.

【図10】従来のアクティブグラウンド回路を示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing a conventional active ground circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 ノイズ源 3 静電シールド構造体 4 インピーダンス変換器(低インピーダンス化手段) 8 参照電位付加点 9 金属筐体 12 シールドケーブル 12a シールド編組(シールド体) 27 本体 28 本体からアイソレーションされた検出ユニット 1, 11 Noise source 3 Electrostatic shield structure 4 Impedance converter (impedance lowering means) 8 Reference potential addition point 9 Metal housing 12 Shield cable 12a Shield braid (shield body) 27 Main body 28 Detection isolated from the main body unit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノイズ源に対して設置された静電シール
ド構造体に、グラウンドへのインピーダンスを低減する
低インピーダンス化手段を接続してなることを特徴とす
るノイズ低減機構。
1. A noise reduction mechanism comprising an electrostatic shield structure provided for a noise source, and an impedance lowering means for reducing impedance to ground connected to the electrostatic shield structure.
【請求項2】 前記静電シールド構造体は、アルミ、銅
を含む良導電性金属で作製してなることを特徴とする請
求項1記載のノイズ低減機構。
2. The noise reduction mechanism according to claim 1, wherein the electrostatic shield structure is made of a good conductive metal including aluminum and copper.
【請求項3】 内部又は外部に対しノイズの伝達を防止
すべき金属筐体に、グラウンドへのインピーダンスを低
減する低インピーダンス化手段を接続してなることを特
徴とするノイズ低減機構。
3. A noise reduction mechanism characterized in that a low-impedance reducing means for reducing the impedance to the ground is connected to a metal casing for preventing noise transmission to the inside or the outside.
【請求項4】 所用の信号を伝送するシールドケーブル
におけるシールド体に、グラウンドへのインピーダンス
を低減する低インピーダンス化手段を接続してなること
を特徴とするノイズ低減機構。
4. A noise reduction mechanism comprising a shield body in a shielded cable for transmitting a desired signal, and a low-impedance reducing means for reducing impedance to ground connected thereto.
【請求項5】 前記低インピーダンス化手段の他端はグ
ラウンド電位点に対してアイソレーションしてなること
を特徴とする請求項4記載のノイズ低減機構。
5. The noise reduction mechanism according to claim 4, wherein the other end of the impedance lowering means is isolated from a ground potential point.
【請求項6】 前記低インピーダンス化手段は、参照電
位が加えられるとともに入力側が高インピーダンスで出
力側に低インピーダンスを得るインピーダンス変換器で
あることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の
ノイズ低減機構。
6. The impedance lowering means is an impedance converter to which a reference potential is applied and which has a high impedance on the input side and a low impedance on the output side. Noise reduction mechanism.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018037989A (en) * 2016-09-02 2018-03-08 船井電機株式会社 Display device
JPWO2021131310A1 (en) * 2019-12-27 2021-07-01
US11102442B2 (en) 2016-09-02 2021-08-24 Funai Electric Co., Ltd. Electronic device

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