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インピーダンスと静電気、雑音との関係
コンピュータについてです。 バイポーラプロセッサは、電流を流すことによって素子が動作し、ＣＭＯＳプロセッサは電圧の高低によって素子が動作します。そのため、ＣＭＯＳでは入力部分のインピーダンスが高くなっています。そのために、静電気などのちょっとした電気で誤動作する可能性があり、電源からの雑音の影響を受けにくいそうなんですが、 インピーダンスというのは静電気、雑音への耐性に、どのようにして影響を与えるんでしょうか？
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>CMOSは・・・静電気などのちょっとした電気で誤動作する可能性があり、 電源からの雑音の影響を受けにくい・・・ この記述は一見矛盾しているように思えます・・・が結果的には正しいです。 以下解説します。 「インピーダンス」というのは、単に「抵抗」と考えてください。内部抵抗と 考えていただいても構いません。 内部抵抗が高い素子は、外部からの「静電誘導」を受けやすく、ちょっとした 結合で容易に電圧が誘起されます。 その結果、「誤動作しやすく」また、極端な高圧が発生した場合は、「素子自体が 破壊される」ことさえもあります。 （プラスチックを摩擦したときに静電気が起こるのは、素材のインピーダンス が高いからです。低ければ直ぐに放電して静電気は蓄積されません） 一方、「電源からの雑音の影響を受けにくい」は、「電磁誘導を受けにくい」と いうことを言いたいのでしょうが、わたしの考えでは、インピーダンスが高い ことと、電磁誘導を受けにくいこととは無関係（別問題）、という気がします。 現実に「CMOSはバイポーラより、ノイズ耐性が大きい」のですが、これは 電磁誘導云々よりも、そのノイズマージン（雑音余裕度）の違いにあると 説明するのが正しいでしょう。 スレッショルドのメーカー保証値とノイズマージン（例） バイポーラ(74LS) CMOS(74HC) 入力 出力 ノイズマージン 入力 出力 ノイズマージン Ｈ 2.0V以上 2.7V以上 0.7V 3.5V以上 4.34V以上 0.84V Ｌ 0.8V以下 0.5V以下 0.3V 1.0V以下 0.33V以下 0.67V 解説では「ウと同じ理由」としているそうですが、その説明は誤りと思います。 ノイズマージンが大きいのはCMOSの構成材質によるものであり、インピーダンスが 高いこととは、直接にはつながらないと思います。 蛇足ですが、 >バイポーラプロセッサは、電流を流すことによって素子が動作し・・・ 以下の記述にはかなり違和感を持っています・・・が、話がややこしくなるので、今回はこれには触れないでおきます。
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- dojustice
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A2です。 お礼欄への書き込みを拝見しました。 概念的には「容量結合(C結合)」と考えたらどうでしょうか。 発生する静電気は本質的には直流とみなされる性質のものですが、発生の過程ではパルス状の起伏を持つため、C-（コンデンサ）が間にあっても、容易に通過し二次側に蓄積して行くと考えられます。 発生の状況には不確定要素が多いので、数式で表現するのは困難ではないでしょうか。 （申し訳ないですが、わたしはそういう知識を持ち合わせていません）
お礼
みなさん回答ありがとうございます。 アナログ専門の先生にも質問し、この回答と照らしあわせ、一通りの納得を得ましたので、しめきりたいと思います。
簡単に言えば・・・・ バイポーラ型は電流が流れたかどうかで動作が確認され、CMOS型は電圧が印加されたかどうかで動作が確認されるということです。 したがって、静電誘導（電圧の印加と誤認）の元となる静電気、ならびに電源の雑音に弱いのはCMOS型と言うことになります。バイポーラ型は静電誘導されても内部抵抗が小さいので影響を受けないと言うことになります。
失礼ですが、電気的な知識について、素人さんでしょうか？ ＞インピーダンスというのは静電気、雑音への耐性に、どのようにして影響を与えるんでしょうか？ 別々の語句を合わせての質問のようにみえて、答えようがないのです。
補足
電気回路、電子回路については、一応一通り学んだんですが・・・すいません。 ソフトウェア開発技術者試験の問題なんです。 バイポーラプロセッサと比較した場合のＣＭＯＳプロセッサの特徴として、適切なものはどれか。 ア：高速な演算が可能である。 イ：集積度を高めることが可能である。 ウ：静電気への耐性が高い。 エ：電源からの雑音の影響を受けやすい。 （答：イ） それで、ウとエが誤りである理由が次のように解説されているのです。 ウ：ＣＭＯＳプロセッサは電圧動作するため、素子の入力部分のインピーダンスが高くなっています。したがって、静電気などのちょっとした電気で誤動作する可能性があります。 エ：ウと同様の理由により誤り。 それで、この解説が理解できないでおります。
補足
回答ありがとうございます。 >内部抵抗が高い素子は、外部からの「静電誘導」を受けやすく、ちょっとした 結合で容易に電圧が誘起されます。 ↑ う～ん、この理由が気になるんですよね。式で導けるものなんでしょうか。