抵抗器の周波数特性について

Question

抵抗器に存在する寄生容量について

下記のページの抵抗器の性質についての説明を読んでいたところ、
・抵抗器の性質
以下の説明がありました。

抵抗器にも僅かですが寄生インダクタンス（等価回路では抵抗に直列に接続された事になる）や寄生容量（主として電極間容量で等価回路では抵抗に並列に接続された事になる）が存在します。そのため、周波数が高くなるとそれらの寄生成分が影響し、抵抗器は純粋な抵抗ではなくリアクタンス成分を持つようになります。つまり抵抗器はインピーダンスが周波数により変化する素子ですので、高い周波数領域で使用する際には注意が必要です。

質問➀

この場合の「周波数」とは電源周波数を指すのでしょうか？
「周波数」とは何を指しているのでしょうか？

質問②

高い周波数であるほど寄生成分が影響しやすくなるのはなぜでしょうか？
周波数が影響する理由が理解できません。

よろしくお願いいたします。

Comments

[退会済みユーザー]

～～ひとりごと～～
ポートを入力オープンにしていて突発的なノイズでマイコンが壊れる可能性。
内蔵プルアップにするなどソフトで制御する必要があります。
なぜマイコンの質問カテゴリで、ハードの知識がプログラミングに関係ないと思うのでしょうか？

[ozwk]

私は別にいいと思ってますが
抵抗の寄生成分の話はマイコンすら関係ないからじゃないですかね？

[退会済みユーザー]

おっしゃる通りでした。
気を付けます！
ありがとうございました。。

Answer 1

質問➀

回路で処理する信号の周波数を指しています。

質問②

寄生インダクタンス成分はωL、寄生容量成分は1/ωCになります。
ω=2πfで表されますので、周波数が変わるとインピーダンスが変わることは自明ですね。

Comments

[退会済みユーザー]

すみません、さらなる疑問が生じました。。
回路に交流電源を流す必要があるのでしょうか？
直流を使えば周波数を気にする必要などないのではないでしょうか？

[TaroToyotomi]

デジタル回路でも高速にONとOFFを繰り返すような信号だと周波数成分を持ちますよ。
電源の５Vを分圧したいとかの用途であれば、周波数は気にしなくてもよいでしょう。

[ozwk]

「信号」の周波数であって
「電源」の周波数じゃないです。

例えば電池という直流電源で動くマイクだって扱うのは音声という交流信号です
音声程度の周波数では問題になりませんが、
これが無線とか高速デジタル回路とかになってくると影響してきます。

でもそれを気にするのは数十MHz以上から(音声信号がせいぜい20kHz)なので
趣味レベルでは気にしなくてもいいです。

[退会済みユーザー]

ozwkさん、なんとなくイメージが湧いてきました。
ADコンバータをよく使うのですが、ADへの外界からの入力は交流信号と呼んでいいでしょうか。
そのような交流信号が回路に影響を及ぼす可能性がある、ということでいいですよね。。

[ozwk]

それはADコンバータを何の目的で使っているかによります。
フライパンをよく使うのですがフライパンに入れるものは野菜と呼んでいいのでしょうかみたいなこと言ってるようなものです。

とはいえ、回路を自作するでもない限り必要ない知識なので心配しなくて大丈夫です

[退会済みユーザー]

承知しました。ありがとうございました。

Answer 2

まあ、マイコンで使用する分には抵抗器の周波数特性は特に気にしなくてもいいです
そういうのを気にしなくていけないのは数十MHｚ以上の高周波アナログ回路においてで、
マイコン程度の周波数レンジでは気にする必要はありません

Comments

[退会済みユーザー]

無線機などの回路が高周波アナログ回路に該当するのですね。
音声が信号として入力されてそれが回路に影響することがあるということですか。
勉強になりました。

Answer 3

この分野は素人ですが...

まず、周波数の理解は正しいと読み取れました。
一般的に我々が使う50Hz程度では低周波だから無視してよいが、高周波になると金属の部分がお互いにコイルのような作用がおきるようです。

https://ja.m.wikipedia.org/wiki/寄生容量

こちらの、「例」でなんとなく理解できたのですが、高周波で電流を流すと、コイルに対して電流を連続して逆向きに流すため、それによる電磁的な力が抵抗として発生するという意味かと思われます

Comments

[退会済みユーザー]

「電圧変化がすばやく行われる場合は、この充電電流も大きくなり、回路の動作を支配するようになる。」と説明がありますが、この原理がさっぱり分かりません。周波数が高い信号であれば当然、電圧変化もすばやくなるとは思いますが、なぜそれが充電電流に影響するのでしょう・・？

[tetsunosuke]

> コイルにかかる電圧がどのように変化しても、これらの微少な容量に蓄電や放電をするための余分な電流が流れることになる。

とあります。その容量が、高周波になることで、微小なものが蓄積され、無視できないほどの容量となってしまう、という意味と解釈しました。

[退会済みユーザー]

なるほど、、納得しました。ありがとうございます。

[ozwk]

まず、周波数の理解は電源周波数の話じゃないので正しくないし、
高周波になると金属の部分がお互いにっていうなら
それはどちらかといえばコイル（寄生インダクタンス）じゃなくてコンデンサ(寄生容量)の説明だし、
コイルの説明なら寄生容量(=コンデンサ)のwikipedia持ってくるのも変な話だし、
寄生容量のURL張った割にはそのあとに続く説明が寄生インダクタンスの話だし、
微小なもの（容量）が蓄積され、無視できないほどの容量となってしまうという説明も変です。

[退会済みユーザー]

ozwkさん、ありがとうございました。