今回は、「ノイズの影響とノイズ対策の種類」についての説明です。
１．ノイズとは？
ノイズ[noise]とは、必要となるデータから見た不要な要素のことです。
端的に言うと雑音のことです。
例えば、Aさんと仕事の話をしている最中にBさんが『家に居場所が無い』と愚痴ってきたとします。
この場合、Aさんと仕事の話をするのが重要であって、Bさんは邪魔者でしかありません。
つまり、Bさんがノイズに当たります。
お前の家庭事情なんて知るか。そんなんだから居場所が無いんだよ。
こんな関係が通信にも出てきます。
必要なモノだけ受信したいのに、伝わってくる最中に余計なものを拾ってきてしまうのです。
その結果、音声通話に雑音が混じったり、TVやPCの画面に乱れが生じたり、一時的にインターネットの接続が途切れたりするのです。
これらの現象の主原因がノイズというわけです。
ノイズは、自然に発生するものと人工的に発生するものに分類されます。
ここまで説明してきたものは人工的なノイズですね。
人が作った機械類から発生するノイズですから。
では、自然現象として発生するノイズってどんなものだと思いますか？
一番身近な例だと、静電気が挙げられます。
冬場にドアノブに触れた瞬間にバチッとくるアイツです。
製品に触れた際に静電気が発生して内部部品に当たってしまうと、それがノイズになって意図せぬ動きを見せることがあるわけです。
身の回りには様々なノイズが存在するんです。
２．ノイズの影響を測る試験について
身の回りにはノイズが飛び交っていることはわかりましたが、そのノイズを取り込んだ電気製品が一々誤動作を引き起こしていたら製品として成り立ちませんよね？
なので、電気製品は売りに出す前にしっかりとノイズに関する試験を行っています。
製品がどの程度ノイズを発するのか、ノイズを受けた時にどの程度のレベルなら誤動作を引き起こさないかなどを、事前に調べて改善しているんです。
そのレベルが一定水準に収まって初めて製品として売りに出されます。
この試験方法やクリアレベルは世界的な規格で定められているので、私たちが日常生活を過ごす中でノイズで困ることはほとんどありません。
もし規格で定められていなかったら、電子レンジの発するノイズで洗濯機が止まるとかカオスな状況になっていたかもしれないんですよ。
この辺りは次の記事でもう少し詳しく触れていきます。
３．ノイズ対策の種類
ノイズは様々な経路を経由して伝わってくるものです。
その為、ノイズ対策と言ってもノイズが伝わってくる経路ごとの対策が必要になります。
目的地に向かうまでの移動手段が自転車・バス・タクシー・電車など複数あるのと同じ現象です。
電車を止めたところで、バスやタクシーが動いているなら、目的地には到達できるでしょう？
それと同じで、どこか一箇所に対策をしても、他の経路から伝わってくるかもしれないんですよ。
ノイズは様々な経路を経由すると述べましたが、大きく分類すれば空間を伝わってくるか機器の間にある導体(電線など)を伝わってくるかの2パターンしか伝達経路はありません。
この2パターンの伝達経路には、それぞれシールドとフィルタという代表的な対策が存在します。
対象物を金属で覆うことで周囲の空間からのノイズと対象物が発するノイズを遮断すること。
対象物の周囲にノイズに対する盾[shield]となる処理をしているということですね。
電波暗室やシールドケーブルなどがシールド処理を行っている例となります。
原理としては、保護したい対象物よりも導電性の高い導体(ノイズ/電気信号を通しやすい金属)で覆って、その導体をGNDに落としているだけです。
導体で覆っているので内外からやってくるノイズは導体に吸収され、導体を伝ってより電気の流れやすいGNDに向けてノイズが逃げていくのです。
ちなみに、シールドの材質・厚みや密閉具合によってシールド効果は左右されます。
ノイズを逃がすための媒体が変わるわけですので、当然ですね。
その為、対象物を囲う際にスリット(隙間)を用意すると、シールド効果に大きく影響してきます。
対象物の放熱性の問題でどうしてもスリットが必要な場合もありますので、注意が必要です。
スリットを用意する際は、スリットの面積ではなく最大長を抑えることを意識するのが一般的に良いと言われています。
パソコン・テレビなどの排熱機構をイメージしてください。
小さい穴が多数空いていませんか？
あんな感じのスリットが排熱しつつノイズ対策するのに向いているのです。
ただし、ノイズの種類によっては必ずしもそうとは限らないので、過信しないでください。
このシールドとフィルタを併用することで、ノイズ対策を行うのです。
何故片方ではダメなのかはよく考えればわかります。
導体って電気を流しますよね？
ということは、電子機器だけではなく導体部分も空間からのノイズを受け取るんです。
逆もまた然りで、導体部分から空間に向けてノイズを放射もしてしまうんですね。
なので、どちらか片方だけ対策しても、結局もう片方の経路からノイズが出入りしてしまうわけです。
以上、「ノイズの影響とノイズ対策の種類」についての説明でした。
