クロストークとは?
クロストークとは、ある回路・伝送線路・導体(アグレッサ=加害側)から、隣接する別の信号線(ビクティム=被害側)へ意図せず信号が結合してしまう現象です。プリント基板(PCB)のレイアウト、ケーブルハーネス、コネクタ、さらには高速デジタル回路やRF設計において、避けて通れない重要な課題となります。クロストークをデシベル(dB)で表すことで、結合した信号が元のソース信号に対してどれだけ小さいかを、対数スケールで直感的に把握できます。
この計算機の使い方
ソース電圧(アグレッサ信号のレベル)と、結合電圧(ビクティム側で測定された量)を入力してください。計算機はクロストークをdBで返します。値がマイナス方向に大きいほどアイソレーションが良好で、結合が少ないことを意味します。たとえば −40 dB は、結合した信号がソースのわずか1%であることを示します。
計算式の解説
クロストークをデシベルで表すと次のようになります。
$$X_{dB} = 20 \cdot \log_{10}\!\left(\frac{V_{coupled}}{V_{source}}\right)$$
係数が20になるのは、ここで扱っているのが電力比ではなく電圧(振幅)比だからです。電力は電圧の2乗に比例するため、電力で使う \(10 \cdot \log_{10}\) が、電圧では \(20 \cdot \log_{10}\) になります。
計算例
たとえば、ソース線に 1 V が流れ、隣接する線で 0.01 V の結合が測定されたとします。比は \(0.01 / 1 = 0.01\) となり、$$20 \cdot \log_{10}(0.01) = 20 \cdot (-2) = -40\ \text{dB}$$ です。つまりクロストークは −40 dB、電圧での結合率は1%ということになります。
よくある質問(FAQ)
なぜ結果がマイナスになるのですか? 結合電圧がソース電圧より小さい(通常の状態)場合、比は1未満となり、その対数はマイナスになります。そのため、アイソレーションが良いほど大きなマイナスのdB値で表されます。
良いクロストークの値はどのくらいですか? 用途によって異なりますが、ノイズの少ない高速リンクでは −30 dB ~ −60 dB 以下がよく目標とされます。マイナス方向に大きいほど良好です。
電力と電圧、どちらを使っていますか? この計算機は電圧比を用いた \(20 \cdot \log_{10}\) の形式を使用しています。電力比をお持ちの場合は、代わりに \(10 \cdot \log_{10}\) を使ってください。