電子機器の高周波化

質問

2つ質問があります。

一つはなぜ電子機器の高周波化が進んでいるかです。
これは高周波を使うと処理量を増加できるからですか。
それとも、電子機器が受信する電波が高周波に移っていったからでしょうか。

2つ目は
電子機器に使われてる部品、トランジスタやコンデンサは高周波を使用する場合と低周波を使用する場合でそれぞれ性質とかが違うのでしょうか。
違う場合、どのように違うか教えてください。

回答No.5

中村 拓男（@tknakamuri） · ベストアンサー

高周波化というのは

1) 通信に使う電波の周波数
2) マイクロコントローラなどのデジタル部品のクロック周波数

のことだと、思いますが

1) は一部の部品の大きさが電波の波長のオーダ程度になるため、高いほうが
小型化に有利なのと、帯域が広く取れるので、同じ広さで
多くの人が通話できるようになるからです。

2) は演算速度を高めるためですね。最近は高周波数化は止まり、
替わって、マルチコア化が進んでいます。

つまり、大きくて重くて遅い機器は、高周波数化で、軽くて小さくて速く
なったのです。

一般に電子部品は高周波数に対応するのは大変です。
トランジスタなどの半導体部品は基本的に扱える周波数の上限があり、
これが伸びたのは技術者の血のにじむような努力の結果です。

受動部品も高周波では単純な集中定数型としては扱えなくなるため、
取り扱いが非常に難しくなり、適切に利用するには長い経験が
必要になります。

お礼

ありがとうございます。
自分が言いたかったのは
2) マイクロコントローラなどのデジタル部品のクロック周波数
のことです。

回答No.6

notnot

No1です。

＞電子機器において使うクロック数が上がることと周波数が上がることはどのような違いがあるのでしょうか？

クロック数が上がるというのは、クロックの周波数が上がると言うことです。
これは「高周波化」とは言いません。

再度書きますが、専門用語は正しく使わないと意図が他人に伝わりませんよ。
具体的な事柄で質問してください。

回答No.4

mimazoku_2

＞一つはなぜ電子機器の高周波化が進んでいるかです。

う～ん、どういった機器類を指しているのか不明。
それぞれ、理由が別々です。

＞電子機器に使われてる部品、トランジスタやコンデンサ・・

これも、どういった機器類を指しているのか不明。

で、簡単にまとめると・・・

・電源ユニット
　これは、効率化を求めていくと、そうなります。
　一次側でのコントロールが、電流のＯＮ／ＯＦＦ時間によって制御します。
　効率化を求めると、自然と高周波になります。
　二次側では、通常の正弦波交流を整流するよりもチョッパ（だっけ？）電圧を整流した方が、より直流の特性が上がります。
　また、負荷変動が起こる機器類では、必要な電力だけ用意しておけば、機能停止にはならないので、消費電力量が抑制出来る。

・テレビなどの周波数
　周波数が高くなると、電波に含められる情報量が上がります。
　それが、周波数が高くなる傾向の特性です。

・部品類
　高周波数に持って行くと、高い部品を使わなくてもいいし、回路に使う他の部品類も簡素化できるので、ローコスト化できます。
　（電流が流れる事での、損失が低下する。）
　また、大電流を扱わなくなった分、発熱を抑制出来るので、機器類がコンパクトになり、容積が小さくなります。
　そして、トランスなども小型化出来るので、重量も軽くなり、製品重量も軽くなる。
　製品重量や大きさが小さくなると、物流では沢山の商品を一度で運べるので、流通コストが安くなる。

とまあ、こんな背景があります。

お礼

ありがとうございます。
電源ユニットというのはオン・オフで制御してるんですね。

回答No.3

gn_drive

高周波化は高クロック化の意味含みますよね。きっと。

クロックとはCPUの演算処理の基本で、クロックが高周波化されれば演算処理が速くなりますので、高クロック化は自明の理です。

電磁波の周波数は信号搬送になり、周波数が高ければ多くの信号を乗せられます。信号変調技術になります。

高周波部品は高周波信号を劣化させない特徴がある反面、多くは高価です。

お礼

ありがとうございます。
高周波化すれば演算処理が速くなるんですね。

回答No.2

MOMON12345

質問の意味がよく理解出来ないので、解答が間違っていたらごめんなさい。

高周波を使うと処理量が増加出来るかですが、1秒あたりの処理量を増やすためには自ずと動作速度を上げる必要があります。
現在の同期型ロジックではクロック周波数に同期して全ての処理が行えるので、処理速度はクロック周波数に比例します。

受信する周波数云々ですが、例えば40Mbpsで信号を送ろうとすると少なくとも10MHz程度の帯域幅が必要になります。
搬送波周波数が100MHzだとすると、その帯域幅は搬送波周波数の10%にもなる広帯域に見えます。
しかし搬送波周波数が1GHzになればたったの1%です。
従って帯域内のフラットネスなどを考えた場合は搬送波周波数が高い方が楽になります。

高周波用部品と低周波用部品は特性が異なります。
短距離走者とマラソンランナーの違いのようなものです。
例えばトランジスタのノイズ特性にしてもインピーダンス特性にしても、高周波用を低周波で使う事は出来ますが必ずしも良い特性にはなりません。
低周波用トランジスタは電子の移動速度が遅いので高周波では増幅素子になり得ません。
fTを参照してください。

抵抗やコンデンサも高周波用では寄生容量や寄生インダクタンスに気をつけなければなりません。
コンデンサやコイルの要求容量も低周波用と高周波用では異なります。
インピーダンスの計算式を参照してください。

お礼

ありがとうございます。
おおよそ理解できました。

回答No.1

notnot

＞一つはなぜ電子機器の高周波化が進んでいるかです。

これは何のことでしょうか？特にそういうことは無いと思いますけど。

＞これは高周波を使うと処理量を増加できるからですか。

もしかして、コンピューターの処理速度(クロック）のことですか？
それは「電子機器の高周波化」とは言わないです。

＞電子機器に使われてる部品、トランジスタやコンデンサは高周波を使用する場合と低周波を使用する場合でそれぞれ性質とかが違うのでしょうか。

高周波と低周波という対比で書いた場合は、高周波は電波などの周波数、低周波は音声などの周波数のことを指します。
トランジスタやコンデンサの性質は違います。

用語は正しく使わないと意図が他人に伝わりませんよ。
専門用語がわからない場合は、具体的な事柄で質問してください。どのような電子機器の話をしているのかなど。

お礼

ありがとうございます。
電子機器において使うクロック数が上がることと周波数が上がることはどのような違いがあるのでしょうか？