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留年戦記

留年と工学と人間関係と毎日戦っている人のブログです. 今年は留年回避済み.プロマネのお勉強中.留学試みたりTOEICの得点向上を試みたり.普通に学校の勉強を頑張ったり工学(プログラミングも回路も)について学んでみたり.時々レーザーカッターのパラメータを記事にしてます.

ツイストケーブルが良い理由<ノイズ対策のわけ>

学校の実験が楽しくて毎日「やっほーい」って叫んでるあこさんです.

 

今回はケーブルの種類と特性についてです.

 

 

1.種類

オヤイデ電気さんとフジクラさんから画像をお借りしました。(手持ちにケーブルが無かった)

これがツイストケーブルです。

二本のケーブルが捩ってあるのが特徴です。

f:id:aconote:20161019193556j:image

Ethernetケーブルとかに使用されてますね。

 

そして、これが同軸ケーブル

オシロスコープのケーブルで使われてます。
f:id:aconote:20161019193637j:image

 

このようにケーブルを巻いたりよじったりするのはノイズのためです。

 

2.特徴

ノイズ対策・単価

同軸>ツイスト>平行

 

3.実際にノイズを見てみた

 これが平行に配線をしたときの波形。

f:id:aconote:20161019182733j:plain

こっちがツイストケーブル。 

f:id:aconote:20161019182729j:plain

 パッと見ただけで分かりますね。

(因みに20kHzでサンプリングしており、出力されているのは0.02Vの矩形波です。

細かく見てくださってる方はお気づきだと思いますがoffsetが乗ってしまっていますね…。これ、恐らく実験してるときに使ったGNDがファンクションジェネレーターとパソコンで異なってたのが原因だと考えられます…修正できなかったのが凄く悔しい)

 

 4.何故ノイズに強いか

同軸の場合

同軸の構造として、最も中心が信号線で外に巻かれているのがGNDです。外側にGNDを持ってくるとこで外乱であるノイズがGNDに落ちます。なんだっけ、導体のケージの中にいる鳥は、雷に打たれても死なないみたいなあれと同じ原理です。(名前忘れた)

 

ツイストの場合

まず外乱ノイズに対して。磁界があるとケーブルには電流が流れますね?

で、仮に平行にしておくとケーブルの長さによって電流が流れてしまいます!

が、ツイストの場合は、磁界がツイストの間を通るため、場所によって電流の向きが同じ配線の中で逆になります。つまり相殺されます。というわけで、外乱であるノイズに強いのです。

で、もひとつ。

ツイストケーブル自体が出すノイズについて。電流が流れれば磁界が発生します。それがノイズです。

平行の場合は一方方向に向かって磁界が発生しますね?で、ツイストの場合、ツイストの絡み合い毎に磁界の向きが180°逆になります。と、そうするとケーブルを総合的にみて、ケーブルから出てくるノイズは0になります。(はい。ここで余談の話になりますが、局所的に見ればノイズがあります。先生いわく、無視できない程度のノイズがあるそうです)

というわけでツイストはノイズに強いのです。(同軸には負けるらしいけど)

 

というわけで、ケーブルのノイズについてのお話でした。

電磁気で習った磁界の話がここで出ようとは…!と聞いたときに思いました。まだまだ習った事をリアルで使えてない証拠ですね…!これからは頑張らないとっ…!!

 

余談

実験の時なのですが,TAさんにツイストケーブルのノイズ発生度合って総合的に見ればの話で小さい空間で見たらだめじゃない?と聞いたのですが…

「うっ…わからない….先生に聞いてみて…」

と言われてしまいました(;´・ω・)

解説の時にも「ツイストのまき度合いで周波数が…」というから「なんで周波数変わるの?」と聞いたらやっぱり「うっ…」と….

TAさん…変な質問ばっかりしてごめんなさい…(-_-;)