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抵抗器の使い方 |
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プルアップ抵抗／プルダウン抵抗／ダンピング抵抗 |
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デジタル回路ではＣＰＵ、メモリ、周辺機器などで情報をやりとりするためにバスがあります。バスの信号電位を安定させる目的で、１ｋ〜１００ｋΩの抵抗を電源と信号線の間に挿入したり(プルアップ抵抗)、あるいは信号線とＬＳＩのインピーダンス整合させる目的で信号線とグランド間に使用されます（終端抵抗）。また、反射波の雑音除去目的で信号線に直列に10〜33Ω程度の抵抗（ダンピング抵抗）を挿入します。
バスは通常８bitを基本として、そのｎ倍の幅を持っているため、それぞれにダンピング抵抗や、プルアップ抵抗、終端抵抗を挿入する場合に多数の抵抗器が必要となり、多くのスペースを必要とします。そのような場所には、チップネットワークが有効です。
８bit幅のプルアップ抵抗／終端抵抗を考えた場合、チップ抵抗器（１６０８サイズ）を８個使用した場合必要となる面積を１００％とすると、チップネットワークCN1J4を２個使用すると約８０％、CND1J10を使用すると約４５％の面積で済んでしまいます。また、８bit幅のバスのダンピング抵抗を考えた場合、チップ抵抗器（１６０８サイズ）を８個使用した場合に比較しCN1F8Kを使用すると、必要な面積は約６０％で済みます。 |
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プルアップ抵抗／終端抵抗 |
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ダンピング抵抗 |
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高速デジタル回路の整合用抵抗 |
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信号を受け取る側のＩＣの入力インピーダンスが、パターンの特性インピーダンスＺｏと異なっていると、反射という現象が起こります。
反射が起こると、パターン上の信号波形は大きく乱れてしまいます。また、その乱れ方も場所によって異なります。クロックのように多くの分岐を持つパターンでは特に注意が必要です。
反射を防ぐために、高速デジタル回路ではパターンの特性インピーダンス(Ｚｏ)と信号を受ける部分の入力インピーダンス（Rin）を一致させるために整合という作業を行います。整合はアナログ高周波回路（RF回路）では不可欠な手法ですが、デジタル回路の高速化が進み、信号周波数が電磁波の周波数領域に近づくにつれて、デジタル回路においてもこの手法が用いられるようになってきました。複数のボードを結ぶバスラインなどでは早くから整合が行われています。
一般的に、多数の分岐を持つ信号線の空いた端に反射を防ぐためだけの目的で設けられた整合回路は無反射終端とも呼ばれ、抵抗器だけで構成されています。
反射をゼロにし、高い信号品位を確保するためには正確にＺｏ＝Rinでなければなりません。整合に適した抵抗器として、許容差の少ない高精度の抵抗器 RK73H
をお勧めします。 |
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差動伝送線路の終端抵抗 |
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差動伝送方式は、図のように一方がプラス（ + ）の時にはもう一方がマイナス（−）となるような２本の信号線を使用してデジタル信号を送受信する方式です。差動信号を使用するため外来ノイズに強く、小さな信号電圧で正確な通信を行うことができます。
このように便利な通信方式ですが、高速になると信号源のインピーダンスＲｓ+、Ｒｓ−、ケーブルの特性、受信側の入力インピーダンスＲｉｎ＋、Ｒｉｎ−がきちんと決められた値になっていないとうまく通信できません。
さらに、差動伝送方式ではプラス（＋）側マイナス（−）側が完全に電気的に対称になっていないと信号が正確に伝わらないだけでなく、コモンモードノイズの原因にもなります。このような理由から、送受信の整合用抵抗器は抵抗値の許容差が小さくなければならないのはもちろん、プラス（＋）側マイナス（−）側の相対的な精度も高くなければなりません。
抵抗器の性能が高速差動伝送の信号品位を左右します。Ｒｓ、Ｒｉｎ等の終端に用いられる抵抗器には高精度抵抗器 RK73H
をお勧めします。 |
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