入力保護のはなし

入力保護とは
電気製品の外部接続用の入力端子（出力端子もそうですが）には人間の手が触れることによる静電気によるサージ電圧やアンテナ付近への落雷による誘導電圧など、予想される入力電圧レベルよりも大きな電圧が入ってくる可能性があり、それによって破壊・誤動作がおきないような保護回路が追加されています。
ハード的には
　右図のように、入力端子を保護するためにさまざまな対策がされています。アンテナ入力などに例をとりますと、簡単な対策では使用周波数では高インピーダンスになるようなインダクターをGND間に入れて、DC領域からの電圧をショートする方法です。入力段のICアンプなどはコンデンサーなどでカップリングされていても、サージ電圧で許容入力電圧を越える場合がありますのでこのような場合インダクターによるショートは有効です。　次にダイオードによるクリッピングですが、希望周波数に近い高周波の不要な電力の場合でも一定以上の電力でダイオードがONして減衰させます。あまり大きなパワーに対しては破壊してしまいますが、リミッターダイオードではおおむね10dB程度の減数を得ることができます。　また、希望周波数とかなり離れた周波数に対して保護する場合には RFCと同じような効果ですが、λ/4のストリップラインを構成することによってDCから高周波信号を減衰させることが出来ます。ただ周波数が低いとストリップラインが大きくなり作成が難しくなりますが、1GHzを越えるような周波数では有効だと考えます。
　また、一般の低周波・ビデオ帯域の信号などに対しては近年バリスタやVRDと呼ばれる酸化亜鉛（ZnO）を主成分とする非直線抵抗素子で、ツェナーダイオードを繋げたような特性を持っています。12V程度から良好なツェナー特性を持っており、ノイズやサージに対する保護に有効です。　また、雷によるサージ電圧など高電圧・大電流に対してはアレスタと呼ばれる放電してサージを保護する素子が利用されています。携帯電話の基地局の信号ライン・電源供給ラインなど高周波特性もよくてサージ性能が高いものが利用されています。雷保護に対するアレスタ製品は他社にも多くありますね。
ソフト的には
かつて入出力の静電サージ保護のために、プリント基板のパターンで0.2mm程度のギャップで放電しやすいパターンを作ったり、ネオン管を使ったこともありましたが、最近では小型でSMDタイプのアブソーバーがよく利用されているようです。