2025年8月31日 記
特性インピーダンス、とか･･･
「特性インピーダンス」についてChatGPTに質問してみたところ、以下のような回答が返ってきました。
「特性インピーダンス（Characteristic Impedance）」とは、 伝送線路（同軸ケーブル、ツイストペア、マイクロストリップラインなど）を電気信号が無限に長いものとして進むときに、 その線路が示す見かけ上のインピーダンスのことを指します。
デジタル回路を設計する際に「これ」を頭の片隅に入れている人がどの程度いるのか、少し疑問に思います。 もう少し正確に言いますと、「特性インピーダンス」とは若干異なりますが、 手配線して作ったオリジナルの基板には「特性インピーダンス」と似たような特有のインピーダンスがあります。 電線で繋ぎますので電線にはRとLの成分が含まれていますし、信号線とGND線の間にはCがあります。 これらのR・L・Cの影響がどこに現れるかと言いますと、 信号の立上がりや立下りの部分に信号のダレやオーバーシュートやアンダーシュートなど、 高周波になればなるほど影響が出てきます。
最近の小型のフラットパッケージの（高速）汎用ＩＣを使ってみたのですが、 昔のものと比べるとこの辺の影響が出ないような良い品物になっているようです。 昔のDIPタイプの汎用ICで数十MHzの回路を手配線で設計・制作するのはおそらく不可能ではないかと思っていますが、 現在のフラットパッケージのICや高速トランジスタなどを使えば数十MHz程度の回路であれば何とかなりそうです。 実際Raspberry Pi PicoでSPI周りを少し弄っていたのですが、波形自体はすごく綺麗で特に問題なさそうでした。 ちょっと気になったのはフラットケーブルで少し長い距離を配線したときに発生したオーバーシュート・アンダーシュートです。 そこで0.1μHのインダクタを入れてみたら200Ω程度の抵抗を入れたときよりも若干信号が綺麗になりました。
結局のところ、ここで私が何が言いたいのかと言いますと、 【ラズパイPico と 1602LCD】 のページで単純なレベル変換回路では上手く通信できずにちょっと面倒な回路を入れる羽目になってしまいました。 ここで頭の片隅に入れていたのがこの特性インピーダンスのような、基板特有のインピーダンスです。 この辺のことを理解していないと、こちらのページに記載したような対応（対策）は出来ませんし、 しようとも思わないでしょう･･･ということが言いたかったのです。
以上。