スイッチングノイズをゼロにすることって可能ですか？

質問

スイッチング電源を使って回路を作る場合には普通パスコンを使用しますが、
積層セラミックコンデンサ0.1uFとタンタルコンデンサ47uFで２段パスコンを組み合わせても、スイッチングノイズを完全に消すことが出来ませんでした。
コンデンサの周波数特性を見ていると、容量値にによって周波数特性が異なり、インピーダンスに極小値をもつ場所が異なるようなのですが、
ということは、1pF、10pF、100pF・・・・・といろいろな容量値をもったコンデンサを大量に組み合わせれば、
スイッチングノイズをゼロにすることは可能だということなのでしょうか？

どなたか回答お願い致します。

回答No.3

anachrockt · ベストアンサー

1.スイッチング・レギュレータもリニア・レギュレータも機能ブロック図を書けば，基準電圧とそれを増幅するパワーOPアンプで構成されています．
ノイズは，基準電圧のところと，パワーOPアンプのところから発生します．
基準電圧は大概バンドギャップ・リファレンスで作られていますが，ここで発生するホワイトノイズは想像以上に大きいです．
パワーOPアンプについては，リニア・レギュレータだと低ノイズですが，スイッチング・レギュレータだと（D級アンプですな）スイッチングノイズは圧倒的に大きいけど，ホワイトノイズはPWMコンパレータの以降でどのくらい発生するかですね．
スイッチング・レギュレータの制御系はここが参考になります．
http://focus.ti.com/lit/ml/slup113a/slup113a.pdf
とゆうことで，ホワイトノイズはスイッチング・レギュレータが大きいとは思いますが，分離して測定したことはありません．
ご存じのように，実際には，スイッチング・レギュレータのノイズが圧倒的に大きく，スイッチングノイズを使用時に分離できない以上ホワイトノイズだけを取り出して考えるのは無意味でしょう．

2.使用したい周波数帯が100kHzほどなのであれば，図からは100uFだけで充分でしょう．
0.1uFは，電源線のインピーダンス上昇に対する保険ですね．
パスコン容量の上限値は，負荷側からはありません．
供給側（レギュレータ）から決められます．
レギュレータの最大出力電流でパスコンを充電しますから，大容量では充電に時間がかかり，想定した起動時間内で動作開始するのかとゆうことと，レギュレータの起動特性が立ち上がり時にほとんど短絡状態でも起動できるかとゆう問題があります．
昔，高音質化とゆうことで，OSコンを数100個並べたことがありますが，見事に電源が立ち上がらず，レギュレータの再設計で起動特性を改善したことがありました．

回答No.2

anachrockt

> スイッチングノイズをゼロにすることは可能だということなのでしょうか？
高周波のスイッチングノイズは，電磁波として直接空中に飛び出してICに飛びつきますから，不可能でしょう．
パスコンにこれを使えば，パスコンのところのスイッチングノイズは，少なくなるはずです．
http://www.nec-tokin.com/product/cap/proadlizer/advantage.html#advantage1

お礼

ありがとうございます。

もう２つ質問よろしいでしょうか？
スイッチング電源ではどうしてもスパイクノイズが発生してしまうことは分かったのですが、AC100Vトランスと整流回路、３端子レギュレータで電源を作った場合と比べて、ホワイトノイズの量はどちらの方が多いのでしょうか？３端子レギュレータを使った場合の方が、抵抗器を経由することになるので、熱雑音などがかなり入ってくるように思うのですが、どうでしょうか？

それと、パスコンは一般的には0.1uFと数十Fを組み合わせて使うことが多いですが、
http://www.nec-tokin.com/product/cap/proadlizer/images/ad_h1_img.jpg
この図を見ていて思ったのは、使用したい周波数帯が100kHzほどなのであれば、0.1uFと500uFとか2.2mFとかを組み合わせた方がノイズは下がるのでしょうか？パスコンの容量の上限値みたいなものがありましたら教えて下さい。

なにとぞよろしくお願い致します。

回答No.1

info22

>容量値にによって周波数特性が異なり、インピーダンスに極小値をもつ場所が異なるようなのですが、
インピーダンス極小はゼロではありませんから、
>スイッチングノイズをゼロにすることは可能だということなのでしょうか？
不可能でしょう。
>いろいろな容量値をもったコンデンサを大量に組み合わせれば、
Cのリード線のLが沢山できて、Cと共振回路がたくさんでき、逆にノイズを増幅しかねません。また、沢山Cをつけることで誘導ノイズを拾いやすくなりますね。

それよりもスイッチング電源を使わす、十分な電流容量をもったアナログ的な直流電源を使った方が電源からのノイズ（スパイク高周波ノイズ）を減らせると思います。