amelog

これは意外と多くの方が知らないかもしれない。（他人の頭の中なんてわからない）

意外と書いてない。マイコンだのプログラムだのは多いけど、この肝心な基本的なことはどこにも書いてない。（あったら教えて）

結構適当に決めているんじゃないかと思う。（たぶん）
まあ適当でも現実には何とかなっている。（危うい）

この場合、基板の電源ラインにバイパスコンデンサとして組み込んである電解コンデンサについての話。その容量をどの程度にしたら良いか。

無くても良いかというと、付けるべき。

基本的には、基板の電源の入口に付ける。そして、消費電流の多い部品やノイズの多そうな所に付ける。
たとえれば貯水タンクのようなもので、マンションとかに付いているあれを思い出してもらえれば・・・外から受けた水を一旦蓄えて、使用が急に増えてもタンクの貯水から供給できるようにする。同様に、ICなどは直近のコンデンサから電源をもらって動くと考える。そのループができるだけ短くなるようにする。

そもそも電源、GNDの引き回しから気を配るべきで、アナログとデジタルの区別は勿論、大電流が流れる部分は電源ラインを別に引いて、けっして他とは共通にしないようにする。

たとえばモーターとその制御回路があったら、たとえ両方の電源電圧が同じであっても、一緒くたにつながない。理想的には、直流電源の端子から2系統に分ける。

現実は、直流電源の端子から長いケーブルで基板に引いてきて・・・となるだろうけど、その線をできるだけ太く短くする。

次のコンデンサの容量については、これは大きければ良いかと言うとそうではない。極端に大きいと、それはそれで支障が出る。たとえば電源が立ち上がらなくなったりする。反対に、電源OFFにしても残った電荷で回路に通電した状態が長く続く。

DC-DCコンバータを使う場合、その推奨されている容量の最大値がデータシートに書いてあるので注意して見る。

一般的な基板に付けるコンデンサの容量は、どれくらいが適正かというと簡単には言えない。理論的に計算する方法もあるのだろうけど、マイコンやアナログ回路やモーター等いろいろ混ざった回路で複雑な計算ができるのかどうかは知らない。

そこで、手っ取り早く「現実を見る」「現場に聞く」。

テストしたい回路の電源入口にたとえば10μF程度を仮付して、その両端の波形をオシロで見る。
コンデンサの両端を見てもノイズなんか見えないだろうと思ってやめたらダメで、完全に吸収しきれないのでノイズが見える。

もし容量が不足していれば電圧が落ちているのが見えるはず。
さらに入力をACに切り替えて、電圧軸を拡大してノイズを見てみる。

この実験は実際の使用環境とできるだけ近い状態を再現して行う。実験室だと数10cm、じつは現場だとケーブルが何メートルもあって・・・では、話が違ってしまう。

電解コンデンサだけではノイズが抑えきれない場合もある。もうひとつ電解コンデンサを並列につないでみる。あるいはセラミックコンデンサを並列につないでみる。
電解コンデンサだと高い周波数まで対応できないので、セラミックコンデンサで対応させる。

電解を2個以上並列にするのは、たとえば元が100μFだとして2個並列で200μF、これは1個でいいじゃないかと(近い値の)220μFの1個に置き換えがちだが、2個並列のほうが良い場合もある。

基板が出来上がった、動いた、良かったね、で終わるのではなくて、正常に動いている時の状態を調べて記録しておく。そうすると修理の時にも役立つ。

結論をまとめると：
・現実を見ろ。
・ある程度以上の容量があればOK　（極端に大きすぎてもいけない）
・電解コンデンサだけでは対応できないのでセラミックコンデンサを並列に。
・ひとつで大きい容量より、複数の小さい容量のコンデンサを要所に配置する。
・電源まわりの引き回しにも気を配る。