(Støj) mindre er mere

En gruppe forskere fra Osaka University ledet af prof. Masayuki Abe og prof. Hiroshi Toki fra Graduate School of Engineering Science udviklede en højpræcision 3-D kredsløbssimulator i tidsdomænet til kvantificering af elektromagnetisk (EM) støj og belyste dens oprindelse , muliggør elektronisk og elektrisk kredsløbslayout for at reducere EM -støj.

I vores daglige liv, almindelige elektriske apparater starter, når de tilsluttes en stikkontakt. Når et apparat er tilsluttet, "forskellen" af potentiale påføres stikket, og det elektriske kredsløb i produktet drives. Imidlertid, EM -støj stammer fra "summen" af potentialer, noget, som vi normalt ikke er meget opmærksomme på. Da det er svært at visualisere hvorfor, hvor, og når "summen" af potentialet genereres i elektriske kredsløb, støjbehandlinger gives udelukkende baseret på knowhow. Resultaterne af denne forskning har gjort det muligt at kvantificere ikke kun "forskellen" i fysisk mængde, som normalt bruges i konventionel kredsløbsteori, men også "summen" af fysisk mængde, som kan fungere som oprindelse for EM -støjfænomener (figur 1). Efterhånden som vores liv bliver mere og mere bekvemt på grund af spredningen af ​​enheder, der drives af elektricitet, risikoen for problemer forårsaget af EM -støj er også steget. Derfor, visualisering af generationsprocessen for EM-støj og forståelse af, hvordan det opstår, er meget vigtigt i banebrydende kredsløbsdesign.

I dette studie, gruppen udviklede en beregningsmetode til kvantificering af "summen" af fysiske størrelser, som forårsager EM -støj, samt en simulator, der kan visualisere støjfænomenets oprindelse. Specifikt, de var i stand til direkte at beregne den samtidige partielle differentialintegralligning med variablerne af skalarpotentiale, oplade, vektorpotentiale, og nuværende, som er fysiske EM-størrelser i de tredimensionelle ledere, der udgør kredsløbet (figur 2). Desuden, gruppen udviklede en algoritme, der forbinder kredsløbselementer (spændingskilder, modstande, osv.) ved vilkårlige grænser som input. Metoden udviklet i denne forskning gør det muligt at visualisere, hvordan fysiske mængder i elektriske ledende materialer formerer sig og ændrer sig over tid. Som resultat, det er muligt intuitivt at forstå hvorfor, hvor, og når der genereres EM -støj, og udvikle et kredsløbsdesign, der grundlæggende eliminerer oprindelsen af ​​EM -støj.

Denne metode overvejer også lederens form, der bestemmer kredsløbskarakteristika med høj nøjagtighed. I demonstrationsforsøget, beregningsteknologien udviklet i denne undersøgelse blev observeret for tæt at gengive eksperimentets bølgeform (figur 3). I fremtiden, gruppen vil bruge denne forskningsteknologi til at belyse EM-støjfænomenet forårsaget af "summen" af potentialer genereret i forskellige almindeligt anvendte kredsløbsledere og anvende resultaterne på lydløst kredsløbsdesign.

Forskergruppen sigter mod at realisere et "lydløst" samfund, og forventer, at deres teorier og beregninger kan føre til lydløst udstyr med lavt strømforbrug. De forfølger aktivt bestræbelser på at realisere en lydløs infrastruktur og ønsker at udføre både grundlæggende og anvendt forskning om EM -støj mod den sociale implementering af udstyr, der reducerer EM -støj. Prof. Abe og prof. Toki leder efter partnere fra det industrielle område inden for forskellige områder til alt fra grundforskning til anvendt udvikling.

Artiklen "Tidsdomæne formulering af et flerlags plan kredsløb kombineret med klumpede parameter kredsløb ved hjælp af Maxwell ligninger, "blev offentliggjort den 29. november i Videnskabelige rapporter .