Een groep onderzoekers van de Osaka University onder leiding van prof. Masayuki Abe en prof. Hiroshi Toki van de Graduate School of Engineering Science ontwikkelde een zeer nauwkeurige 3D-circuitsimulator in het tijdsdomein voor het kwantificeren van elektromagnetische (EM) ruis en verduidelijkte de oorsprong ervan , waardoor elektronische en elektrische circuitlay-out mogelijk is om EM-ruis te verminderen.

In ons dagelijks leven, gewone elektrische apparaten starten op wanneer ze zijn aangesloten op een stopcontact. Wanneer een apparaat is aangesloten, het "potentiaalverschil" wordt toegepast op de stekker, en het elektrische circuit in het product wordt aangedreven. Echter, EM-ruis is afkomstig van de "som" van potentialen, iets waar we normaal niet veel aandacht aan besteden. Omdat het moeilijk te visualiseren is waarom, waar, en wanneer de "som" van potentiaal wordt gegenereerd in elektrische circuits, geluidsbehandelingen worden simpelweg gegeven op basis van knowhow. De resultaten van dit onderzoek hebben het mogelijk gemaakt om niet alleen het "verschil" van fysieke kwantiteit te kwantificeren, die normaal wordt gebruikt in de conventionele circuittheorie, maar ook de "som" van fysieke hoeveelheid, die kan fungeren als de oorsprong van EM-ruisfenomenen (Fig.1). Omdat ons leven steeds handiger wordt door de verspreiding van apparaten die worden aangedreven door elektriciteit, het risico op problemen veroorzaakt door EM-geluid is ook toegenomen. Daarom, het visualiseren van het generatieproces van EM-ruis en het begrijpen hoe het optreedt, zijn erg belangrijk bij het ontwerpen van geavanceerde circuits.

In dit onderzoek, de groep ontwikkelde een berekeningsmethode voor het kwantificeren van de "som" van fysieke grootheden, die EM-ruis veroorzaakt, evenals een simulator die de oorsprong van het geluidsfenomeen kan visualiseren. specifiek, ze waren in staat om de gelijktijdige partiële differentiaalintegraalvergelijking direct te berekenen met de variabelen van scalaire potentiaal, opladen, vectorpotentieel, en actueel, die EM-fysische grootheden zijn in de driedimensionale geleiders die het circuit vormen (figuur 2). Verder, ontwikkelde de groep een algoritme dat circuitelementen (spanningsbronnen, weerstanden, etc.) aan willekeurige grenzen als invoer. De in dit onderzoek ontwikkelde methode maakt het mogelijk om te visualiseren hoe fysieke hoeveelheden in elektrisch geleidende materialen zich voortplanten en veranderen in de tijd. Als resultaat, het is mogelijk om intuïtief te begrijpen waarom, waar, en wanneer EM-ruis wordt gegenereerd, en ontwikkel een circuitontwerp dat de oorsprong van EM-ruis fundamenteel elimineert.

Deze methode houdt ook rekening met de vorm van de geleider die de circuitkarakteristieken met hoge nauwkeurigheid bepaalt. In het demonstratie-experiment de in deze studie ontwikkelde berekeningstechnologie bleek de golfvorm van het experiment nauwkeurig te reproduceren (Fig. 3). In de toekomst, de groep zal deze onderzoekstechnologie gebruiken om het EM-ruisfenomeen op te helderen dat wordt veroorzaakt door de "som" van potentialen die worden gegenereerd in verschillende veelgebruikte circuitgeleiders en de bevindingen toepassen op geruisloos circuitontwerp.

De onderzoeksgroep streeft naar een 'geruisloze' samenleving, en verwachten dat hun theorieën en berekeningen kunnen leiden tot geruisloze apparatuur met een laag stroomverbruik. Ze streven actief naar een geruisloze infrastructuur en willen zowel fundamenteel als toegepast onderzoek doen naar EM-ruis naar de maatschappelijke implementatie van apparatuur die EM-ruis vermindert. Prof. Abe en Prof. Toki zoeken partners uit het industriële domein op verschillende gebieden voor alles van fundamenteel onderzoek tot toegepaste ontwikkeling.

Het artikel "Tijddomeinformulering van een meerlagig vlak circuit in combinatie met circuits met samengevoegde parameters met behulp van Maxwell-vergelijkingen, " werd gepubliceerd op 29 november in Wetenschappelijke rapporten .