研究者詳細 - 豊田　啓孝

多電源ピンICのLECCS-coreモデルによる電源電流予測精度の検証

五百旗頭健吾, 東亮太, 津田剛宏, 市川浩司, 中村克己, 豊田啓孝, 古賀隆治, デンソー

電子情報通信学会論文誌C J93-C ( 11 ) 516 - 520 2010年

Stopband Characteristics of Planar-type Electromagnetic Bandgap Structure with Ferrite Film

Yoshitaka Toyota, Koichi Kondo, Shigeyoshi Yoshida, Kengo Iokibe, Ryuji Koga

2010 ASIA-PACIFIC INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY & TECHNICAL EXHIBITION ON EMC RF/MICROWAVE MEASUREMENTS & INSTRUMENTATION 664 - 667 2010年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

The noise suppression effect after interposing a ferrite film of several microns in thickness between the power and ground planes is discussed in this paper. In particular, we focused on the combination of a planar electromagnetic bandgap structure with a ferrite film deposited by using spin spray ferrite plating at a low temperature. In this paper, the stopband characteristics are discussed through the use of both simulation and measurement results. First, a full-wave electromagnetic simulation revealed that a test board with a dielectric as thin as a few hundreds of microns has the stopband characteristics of the frequency shift towards the lower frequencies (miniaturization effect) and stopband expansion with the removal of the passband, which was not observed in the case of a thick-dielectric test board. The simulation results also demonstrated that these improvements mainly resulted from the complex permeability of the ferrite film. Next, we found that the measurements are very similar to the simulation results.

Stopband Characteristics of Planar-type Electromagnetic Bandgap Structure with Ferrite Film

Yoshitaka Toyota, Koichi Kondo, Shigeyoshi Yoshida, Kengo Iokibe, Ryuji Koga

2010 ASIA-PACIFIC INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY & TECHNICAL EXHIBITION ON EMC RF/MICROWAVE MEASUREMENTS & INSTRUMENTATION 664 - 667 2010年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

DOI： 10.1109/APEMC.2010.5475608

EMI/PI性能向上を目的としたICマクロモデルLECCSのバイパス回路設計への適用

岡典正, 五百旗頭健吾, 豊田啓孝, 古賀隆治

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 109 ( 241 ) 141 - 146 2009年10月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

電源系解析用ICマクロモデルLECCS(Linear Equivalent Circuit and Current Source)を,バイパス回路設計に適用する.EMI(Electromagnetic Interference:不要電磁輻射)低減とPI(Power Integrity:電源安定性)確保を設計要件とし,LECCSモデルを用いて各性能を向上するための方策について検討した.LECCSモデルは線形等価回路と等価内部電流源より構成されるが,EMI性能と線形等価回路,PI性能と等価内部電流源が密接に関連し,各方策が異なることを述べる.方策に基づいたバイパス回路の設計例を示し,SPICEモデルを用いてその効果を検証した結果,機能することを確認した.

EMI/PI性能向上を目的としたICマクロモデルLECCSのバイパス回路設計への適用

岡典正, 五百旗頭健吾, 豊田啓孝, 古賀隆治

電子情報通信学会技術研究報告. MW, マイクロ波 109 ( 242 ) 141 - 146 2009年10月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

二つの電流源をもつEMCマクロモデルLECCS-I/OによるCMOSインバータICの電源および出力電流シミュレーション

B-4-56 プリント回路基板の帰路面パターンで構成する帯域遮断フィルタ設計のための等価回路モデルの提案(B-4.環境電磁工学,一般セッション)

松元計典, 豊田啓孝, 五百旗頭健吾, 古賀隆治

電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2009 ( 1 ) 339 - 339 2009年9月

田坂智也, 岡典正, 五百旗頭健吾, 豊田啓孝, 古賀隆治

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 109 ( 185 ) 1 - 6 2009年8月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

プリント回路基板のEMC設計において,IC/LSIのEMCマクロモデルの優位性はますます高まっている.EMI放射は電源だけでなく出力系の高周波電流も原因となるため,出力端子電流モデル化も重要である.本報告では,従来電源系解析だけでなく出力系解析を考慮したLECCS-I/Oモデルを構築する.測定より二つ電流源をもつLECCS-I/Oモデル構築し,電源および出力端子電流のシミュレーション精度を検証した.また電流源が一つのLECCS-I/Oモデルとの比較も行った.その結果,電源電流シミュレーションでは,両モデルとも500MHz以下の周波数で精度よく一致していた.一方,出力電流シミュレーションでは,電流源が一つの場合に大きな誤差が生じているのに対して,電流源が二つの場合では500MHz以下の周波数で精度よく一致した.

Evaluation of EMI Reduction Effect of Guard Traces Based on Imbalance Difference Model

Tohlu Matsushima, Tetsushi Watanabe, Yoshitaka Toyota, Ryuji Koga, Osami Wada

IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E92B ( 6 ) 2193 - 2200 2009年6月

記述言語：英語出版者・発行元：IEICE-INST ELECTRONICS INFORMATION COMMUNICATIONS ENG

Placing a guard trace next to a signal line is the conventional technique for reducing the common-mode radiation from a printed circuit board. In this paper, the suppression of common-mode radiation from printed circuit boards having guard traces is estimated and evaluated using the imbalance difference model, which was proposed by the authors. To reduce common-mode radiation further, a procedure for designing a transmission line with guard traces is proposed. Guard traces connected to a return plane through vias are placed near a signal line and they decrease a current division factor (CDF). The CDF represents the degree of imbalance of a transmission line, and a common-mode electromotive force depends on the CDF Thus, by calculating the CDF, we can estimate the reduction in common-mode radiation. It is reduced not only by placing guard traces, but also by narrowing the signal line to compensate for the variation in characteristic impedance due to the guard traces. Experimental results showed that the maximum reduction in common-mode radiation was about 14 dB achieved by placing guard traces on both sides of the signal line, and the calculated reduction agreed with the measured one within 1 dB. According to the CDF and characteristic impedance calculations, common-mode radiation can be reduced by about 25 dB while keeping the characteristic impedance constant by changing the gap between the signal line and the guard trace and by narrowing the width of the signal line.

DOI： 10.1587/transcom.E92.B.2193

Increase of Common-Mode Radiation due to Guard Trace Voltage and Determination of Effective Via-Location

Tohlu Matsushima, Tetsushi Watanabe, Yoshitaka Toyota, Ryuji Koga, Osami Wada

IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E92B ( 6 ) 1929 - 1936 2009年6月

記述言語：英語出版者・発行元：IEICE-INST ELECTRONICS INFORMATION COMMUNICATIONS ENG

A guard trace placed near a signal line reduces common-mode radiation front a printed circuit board. The reduction effect is evaluated by the imbalance difference model, which was proposed by the authors, when the guard trace has exactly the same potential as the return plane. However, depending on interval of ground connection of the guard trace, the radiation can increase when the guard trace resonates. In this paper, the authors show that the increase of radiation is caused by the common mode, and extend the imbalance difference model to explain a mechanism of increase of common-mode radiation. Additionally, the effective via location of the guard trace is proposed to reduce the number of vias. The guard trace voltage due to the resonance excites the common mode at the interface where the cross-sectional structure of the transmission line changes since the common-mode excitation is expressed by the product of the voltage and the difference of current division factors. To suppress the common-mode excitation, the guard trace should be grounded at the point where the cross-sectional structure changes. As a result, the common-mode radiation decreases even when the guard trace resonates.

DOI： 10.1587/transcom.E92.B.1929

EBG構造を形成した電源/グランド層へのノイズ抑制シート適用による不要電磁波伝搬抑制効果の評価

矢野誠士, 豊田啓孝, 五百旗頭健吾, 古賀隆治, 近藤幸一, 吉田栄吉

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 109 ( 18 ) 7 - 12 2009年4月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

プリント回路基板の電源/グランドプレーンに形成した電磁バンドギャップ(Electromagnetic Bandgap:EBG)構造は,帯域阻止フィルタとして動作し,不要電磁波伝搬の抑制に有効である.我々はこれまでに,ノイズ抑制シートを電源/グランド層間へ挿入することがEBG構造の小型化及び高周波側への阻止域の拡大を実現することに有効であることを実験的に示している.しかし,実験で使用したノイズ抑制シートの透磁率が小さくなる高周波数域で小型化の効果が見られた.本報告ではノイズ抑制シートの誘電率に着目し,飽和磁界を印加した状態でSパラメータ測定を行うことで誘電率と透磁率の効果を切り分けて評価した.EBG構造にノイズ抑制シートを適用した場合の阻止域の低周波側へのシフトは,ノイズ抑制シートの異方性誘電率の効果によることが判明した.これは特にスリットにおける面内方向の電界成分に作用したためである.これは,市販の電磁界シミュレータMicrowave Studioを用いた計算でも再現できた.この結果を踏まえて,EBGパターンへの効果的なノイズ抑制シートの適用法を実験的に示した.

サイトVSWR法における測定の不確かさについて周波数ステップの与える影響の評価

渡辺哲史, 豊田啓孝, 五百旗頭健吾, 古賀隆治

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 109 ( 18 ) 1 - 6 2009年4月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

1GHzを超えるEMIは自由空間で測定するように規定されている。この測定に使用するサイトの評価を行なう方法として、CISPR 16-1-4にサイトVSRW法が規定されている。このサイトVSWR法では、400mmの範囲に6点の測定ポイントを設けて、その点からの伝達特性の最大・最小によって自由空間条件の評価を行なう。この測定法では、測定ポイント数が少ないために測定結果に大きな不確かさを生じている。この測定は周波数間隔が50MHz以下で測定を行なうことが規定されている。一般的には、上限の50MHz間隔で測定を行なうが、我々は、測定周波数ステップを小さくすることによって不確かさを低減させる手法を提案し、実際の測定によってその効果を確認した。また、この手法では測定点の設定誤差に対する不確かさも低減できることを示した。

CP-2-3 EMC設計を支援する高速EMIシミュレータの開発とその応用(CP-2.マイクロ波教育におけるシミュレータの可能性,パネルセッション,ソサイエティ企画)

豊田啓孝, 古賀隆治, 五百旗頭健吾, 和田修己

電子情報通信学会総合大会講演論文集 2009 ( 1 ) "SS - 4"-"SS-5" 2009年3月

B-4-55 コモンモードアンテナモデルを実基板に適用するための検討 : アンテナエレメントの取り扱いについて(B-4.環境電磁工学,一般セッション)

福増圭輔, 渡辺哲史, 豊田啓孝, 五百旗頭健吾, 古賀隆治

電子情報通信学会総合大会講演論文集 2009 ( 1 ) 398 - 398 2009年3月

差動伝送線路におけるコモンモード抑制のための平衡度制御

松嶋徹, 渡辺哲史, 豊田啓孝, 古賀隆治, 和田修己

電子情報通信学会大会講演論文集 2009 ( 1 ) 403 - 403 2009年3月

トランジスタの静特性に基づくドライバ回路のEMIマクロモデル

岡典正, 五百旗頭, 健, 豊田啓孝, 古賀隆治

電子情報通信学会論文誌B J92-B ( 1 ) 287 - 295 2009年

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

IC/LSIの高周波電流による電磁妨害波(EMI, Electromagnetic Interference)のシミュレーションヘの適用を目的として,ドライバ回路のマクロモデルを構築する.従来は,ドライバ回路の動作モデルとしてIBIS (Input/output Buffer Information Specification)モデルが幅広く使われてきた.しかし,IBISモデルは信号系解析用モデルであり,EMIシミュレーションに用いると誤差が大きいという問題がある.そこで,EMIシミュレーションにも適用可能な新しいマクロモデルを提案する.トランジスタの静特性に着目し,IBISモデルより静特性のモデリング精度を向上させた.実際にドライバ回路について提案するマクロモデルを構築し,IBISモデルとの比較シミュレーションを実施した.その結果,IBISモデルに比べて高精度な結果が得られた.