อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สีดำที่ขนาดเท่าเมล็ดงามีชื่อว่า เฟอร์ไรต์บีด เป็นชิ้นส่วนที่ช่างอิเล็กทรอนิกส์หยิบมาใช้เวลาวงจรมีคลื่นรบกวน มันถูกใส่คั่นกลางสายไฟที่ป้อนให้ชิป หน้าที่ของมันคือ การปล่อยกระแสไฟผ่านไป แล้วสกัดคลื่นกวนเอาไว้ แต่บางครั้งพอใส่เข้าไปแล้วคลื่นรบกวนไม่ได้หายไป มันแรงขึ้น คำถามแรกที่ทุกคนคิดคือ ของที่ซื้อมาเสียหรือเปล่า คำตอบคือ ไม่ และคนส่วนใหญ่จะเข้าใจว่ามันทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานตลอดเวลา แต่ว่าจริงๆ แล้วมันไม่ใช่อย่างที่กล่าวมาเลย

บีดดักคลื่นได้ 2 แบบ 

ลองนึกถึงห้องที่มีคนตีกลองเสียงดัง ถ้าคุณติดฟองน้ำเก็บเสียง (Acoustic Foam) บนผนัง เสียงวิ่งมาชนแล้วถูกดูดซับ จากนั้นเสียงก็หายไป แต่ถ้าคุณติดกระจกแทน เสียงไม่ได้หายไปไหน มันแค่เด้งกลับเข้าไปในห้อง เฟอร์ไรต์บีดก็ทำได้สองอย่างนี้เหมือนกัน บางครั้งมันดูดซับพลังงานของคลื่นรบกวนแล้วเปลี่ยนเป็นความร้อน คลื่นนั้นก็หายไปจริง ๆ แต่บางครั้งมันแค่สะท้อนกลับไปหาต้นทาง 

Chris Burket วิศวกรของ TDK อธิบายว่า บีดทุกตัวมีจุดสลับโหมด (Switching Point) อยู่จุดหนึ่ง เหนือจุดนี้ มันทำหน้าที่เสมือนเป็นฟองน้ำ ใต้จุดนี้ทำหน้าที่เหมือนเป็นกระจก แต่ฉลากสินค้าไม่ได้บอกจุดนี้เอาไว้ จะบอกแค่ตัวเลขอย่างเดียว เช่น 100 โอห์ม ซึ่งเป็นค่าที่วัดตอนคลื่นสั่น (Oscillating) 100 ล้านรอบต่อวินาที และไม่ได้บอกว่า ตอนนั้นบีดอยู่ในโหมดไหน Burket ยังได้ยกตัวอย่าง บีด 2 ตัวที่ฉลากเขียน 120 โอห์มเท่ากัน ตัวนึงจะใช้วัสดุเฉพาะ ที่เปลี่ยนเป็นโหมดฟองน้ำตั้งแต่ 6 เมกะเฮิรตซ์ ส่วนอีกตัวยังอยู่ในโหมดกระจกจนถึงราว 400 เมกะเฮิรตซ์ โดยเขายังนำบีดห้าตัวที่เขียน 120 โอห์มเหมือนกันมาพล็อคกราฟเทียบกัน แล้วพบว่า เส้นกราฟไปคนละคนละทิศทาง

ตัวเลขจากการวัดจริง  

Burket ได้ทำการทดลองยิงสัญญาณพัลส์ 3.5 โวลต์ แล้ววัดว่า ตอนสัญญาณเปลี่ยนระดับ ขอบมันแกว่งต่ำเกินไปเท่าไร ยิ่งแกว่งมากยิ่งไม่ดี ลองไม่ใส่บีดเลย จะแกว่ง 474.5 มิลลิโวลต์ พอใส่บีดที่เปลี่ยนเป็นโหมดฟองน้ำที่ 12 เมกะเฮิรตซ์ แกว่ง 749.8 มิลลิโวลต์ ใส่บีดที่เปลี่ยนเป็นโหมดฟองน้ำที่ 5 เมกะเฮิรตซ์ แกว่ง 156.3 มิลลิโวลต์ ในอีกกรณีนึง คือ กรณีที่ใส่บีดแล้วแย่ลง บีดตัวนั้นไม่ได้เสีย มันแค่ยังอยู่ในโหมดกระจกตรงย่านที่สัญญาณจริงทำงานอยู่

เมื่อบีดกลายเป็นชิงช้า ( a swing) 

ในวงจรจริง ไม่มีใครใส่บีดแค่ตัวเดียว เพราะชิปต้องการตัวเก็บประจุวางไว้ใกล้ๆ ด้วย ตัวเก็บประจุเหมือนกับพาวเวอร์แบงค์ขนาดเล็ก เวลาชิปอยากใช้ไฟเยอะกะทันหัน มันจะดึงจากตรงนี้ก่อน เพราะถ้ารอไฟจากแหล่งจ่าย อาจจะไม่ทัน ทีนี้ปัญหาเกิดตรงที่ขดลวดที่ต้านการไหลของไฟ เมื่อมาอยู่คู่กับถังเก็บไฟ ขดลวดจะส่งพลังงานกลับไปกลับมาหากัน ผลที่ได้คือ การแกว่งไปมาเหมือนชิงช้า โดยมันจะมีจังหวะของมัน ถ้าผลักไม่ตรงจังหวะมันแทบไม่ขยับ แต่ถ้าผลักตรงจังหวะเดิมทุกครั้ง มันจะแกว่งสูงขึ้นเรื่อย ๆ

Jefferson Eco กับ Aldrick Limjoco จาก Analog Devices พวกเขาต่อบีด 100 โอห์มเข้ากับตัวเก็บประจุ 10 นาโนฟารัด โดยโหลดในการทดสอบอยู่ระดับไมโครแอมป์ซึ่งถือว่าเบามาก แล้วพบว่าที่ประมาณ 2.5 เมกะเฮิรตซ์ วงจรที่ควรจะลดคลื่นกวน กลับขยายมันขึ้น 10 เดซิเบล ส่วนชิปจ่ายไฟที่ใช้ทดสอบทำงานอยู่ที่ 2.4 เมกะเฮิรตซ์ เท่ากับว่าชิปผลักชิงช้าตรงจังหวะพอดีทุกรอบ สรุปว่าสำหรับความถี่สวิตชิ่งในช่วง 300 กิโลเฮิรตซ์ถึง 5 เมกะเฮิรตซ์ จำเป็นต้องเพิ่มการหน่วงเข้าไปในวงจร

Steve Weir ที่ปรึกษาด้านการออกแบบระบบจ่ายไฟ ทำการวัดทดสอบในเงื่อนไขที่แหล่งจ่ายมีอิมพีแดนซ์ต่ำมาก คือ 10 มิลลิโอห์มด้วยโหลด 1 กิโลโอห์ม พบว่า เกิดการแกว่งของ Peak เกินกว่า 20 เดซิเบล หรือราว ๆ สิบเท่า แต่เมื่อเปลี่ยนแหล่งจ่ายเป็น 1 โอห์ม กลับมีการแกว่งของ Peaลดลงอย่างชัดเจน ในการเซ็ตกราฟพารามิเตอร์เดียวกันนั้น เขายังแสดงเส้นกราฟที่วัดด้วยพอร์ตมาตรฐาน 50 โอห์มไว้ด้วย เส้นนั้นกลับไม่มีการแกว่งให้เห็นเลย ทั้งที่เป็นบีดและตัวเก็บประจุชุดเดียวกัน ต่างกันแค่อิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายที่ใช้วัดเท่านั้น

พอมีไฟไหลผ่าน ตัวเลขบนฉลาก (Label) ก็ใช้ไม่ได้ 

ตัวเลขและกราฟบนฉลากทั้งหมดวัดมาตอนที่ไม่มีไฟไหลผ่านบีดเลย ซึ่งเป็นสภาพที่เป็นไปไม่ได้ เพราะบีดถูกวางคั่นอยู่กลางสายไฟเลี้ยง Analog Devices ทำการทดสอบ บีดที่ฉลากเขียนว่า 100 โอห์ม ทนไฟได้ 3 แอมป์ พอป้อนไฟเข้าไปครึ่งหนึ่งของที่ฉลากอนุญาต คือ 1.5 แอมป์ ความสามารถในการกั้นคลื่นเหลือแค่ 10 โอห์ม จากที่ควรได้ 100 เหลือ 10 หายไปเก้าในสิบส่วน

Abracon ทดสอบอีกรุ่น แล้วกลับเจอเรื่องเดียวกัน จาก 650 โอห์มเหลือราว 110 โอห์ม ทั้งที่ป้อนไฟเข้าไปเพียง 300 มิลลิแอมป์ ส่วน Weir บอกว่า แค่ใช้เกินสามสิบถึงสี่สิบเปอร์เซ็นต์ของที่ฉลากอนุญาต ค่าก็ตกไปครึ่งหนึ่งแล้ว Analog Devices จึงให้ตัวเลขที่เอาไปใช้ได้เลยว่า ควรใช้บีดที่ราวยี่สิบเปอร์เซ็นต์ของตัวเลขบนฉลากเท่านั้น ตรงนี้มีจุดที่คนเข้าใจผิดกันมาก ตัวเลขกระแสบนฉลากไม่ได้แปลว่า ใช้ถึงตรงนี้แล้วยังกรองได้ดี มันเป็นเพียงขีดจำกัดว่าใช้ถึงตรงนี้แล้วบีดยังไม่ร้อนเกินไปเท่านั้น

บีดไหม้ได้ด้วย 

Ranjith Bramanpalli จาก Würth Elektronik ยกอีกมุมมาอธิบายว่า ทุกครั้งที่กดเปิดเครื่อง ถังเก็บไฟทุกใบในวงจรว่างเปล่าหมด แล้วกระโจนเข้าไปดูดไฟพร้อมกันในเสี้ยววินาที เขาวัดไฟในบอร์ดจริง วงจรที่ใช้ไฟปกติอยู่ที่ 3.7 แอมป์ มีกระแสตอนกดเปิดเครื่องพุ่งไปถึง 33 แอมป์

แล้วบีดต้องรับกระแสก้อนนี้ทุกครั้งที่เปิดเครื่อง ในรายงานมีรูปถ่ายบีดที่ละลายและไหม้ดำให้ดู Würth ใช้สมมติฐานว่า ตลอดอายุใช้งานจะมีการเปิดปิดราว 10,000 ครั้ง แล้วเลือกบีดที่ทนพัลส์ขนาดนั้นได้ประมาณ 18,700 ครั้ง เพื่อสำหรับการเผื่อระยะความปลอดภัย ประเด็นที่เขาชี้คือ ฉลากของบีดแทบทุกยี่ห้อบอกแค่พิกัดกระแสต่อเนื่อง ไม่ได้บอกพิกัดกระแสพัลส์  

Abracon ยังเสริมอีกมุมที่กลับด้านกันว่า บีดมีความต้านทานไฟกระแสตรงวอยู่ราว 0.1 ถึง 1 โอห์ม พอกระแสไฟก้อนใหญ่ (Surge) ไหลผ่าน แรงดันจะตกคร่อมบีด ชิปปลายทางอาจได้ไฟไม่พอ แล้วทำให้ลำดับการจ่ายไฟของระบบล้มเหลวตามกันไปด้วย ดังนั้น ปัญหาแรงดันจากบีดมีทั้งแบบพุ่งขึ้นจากชิงช้า และแบบตกลงจากความต้านทาน

จำเป็นต้องใช้บีดหรือเปล่า

Steve Weir  กล่าวไว้ว่า “เฟอร์ไรต์บีดไม่ใช่เวทมนตร์ ไม่ใช่ยาวิเศษ และก็ไม่ใช่ปีศาจ มันเป็นชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติที่มีประโยชน์ แต่ก็มีผลข้างเคียงที่ต้องพิจารณา การใช้งานที่เหมาะสมเกิดขึ้นเมื่อประโยชน์มากกว่าต้นทุนของผลข้างเคียง”

เกณฑ์ของเขาคือ วงจรกรองแบบอนุกรมสมเหตุสมผลเมื่อสองเงื่อนไขเป็นจริงพร้อมกัน คือ วงจรในบอร์ดทนคลื่นรบกวนได้ไม่เท่ากัน และวงจรที่ทนได้ดีกว่าเป็นตัวสร้างกระแสรบกวนหลัก ถ้าทุกวงจรทนได้พอกัน ก็ไม่จำเป็นต้องแยกการใช้งาน

เขาจึงยกตัวอย่าง 2 ข้อที่มีผลตรงกันข้ามกัน 

1. อันแรกเป็นวงจรคุมจังหวะสัญญาณในชิปรับส่งข้อมูลความเร็วสูง พอแยกไฟเลี้ยงออกมาด้วยบีดที่มีตัวหน่วงประกอบอยู่ด้วย ความคลาดเคลื่อนของจังหวะสัญญาณลดลงเกินครึ่ง คุ้มแบบไม่ต้องคิด
2. อันที่สองเป็นวงจรส่งสัญญาณที่กินไฟหนัก Weir ระบุว่า ใส่บีดเข้าไปจะยิ่งแย่ เพราะบีดไปทำให้สายไฟที่ชิปดึงใช้ตอบสนองได้ช้าลง ซึ่งตรงข้ามกับที่วงจรแบบนี้ต้องการ

ถ้าจะใช้ ต้องใส่ตัวหน่วงด้วย

วิธีการหยุดชิงช้าที่แกว่งแรงเกินไปคือ การเอาอะไรไปถ่วงไว้ Analog Devices ได้ทดลองมา 3 วิธีแล้วเทียบผล ดังนี้

1. วิธีแรกคือ ใส่ตัวต้านทานอนุกรมกับตัวเก็บประจุ หน่วงได้แต่การบายพาสที่ความถี่สูงแย่ลง
2. วิธีที่สองคือ ใส่ตัวต้านทานขนานคร่อมบีด หน่วงได้แต่การลดทอนที่ความถี่สูงลดลง 
3. วิธีที่สามได้ผลโดยไม่ต้องแลกอะไร คือ เอาตัวเก็บประจุก้อนใหญ่ต่อกับตัวต้านทานที่มีค่าน้อย แล้วเอาคู่นี้ไปคร่อมไว้ที่ปลายทาง เขาใช้ตัวเก็บประจุ 1 ไมโครฟารัดกับตัวต้านทาน 2 โอห์ม ผลคือ คลื่นรบกวนที่ความถี่ 2.4 เมกะเฮิรตซ์ ซึ่งเดิมถูกวงจรขยายให้แรงขึ้นราวสามเท่า กลับกลายเป็นถูกลดทอนลงเกือบครึ่ง

คำถามต่อมาคือ การต้องถ่วงด้วยของขนาดไหนถึงจะพอ Weir ได้บอกว่า ถ้าเอาตัวเก็บประจุที่ใหญ่เป็นห้าเท่าของตัวเดิมมาถ่วง ยอดแกว่งจะลดจากเดิมเหลือราว 1.4 เท่า ใหญ่กว่านั้นก็ดีขึ้นอีกนิด แต่กินพื้นที่บนแผ่นวงจรเพิ่ม เขาจึงบอกว่า ห้าเท่าเป็นจุดที่พอดี ส่วน Analog Devices ใช้เกณฑ์คนละแบบและได้ตัวเลขสูงกว่านี้มาก แต่ที่ต้องระวังคือ อย่าไว้ใจโปรแกรมจำลองวงจรที่ผู้ผลิตแจกมาโดยไม่ตรวจสอบ เพราะบางตัวถูกสร้างมาเพื่อดูพฤติกรรมชั่วครู่ ไม่ได้แม่นยำเรื่องความถี่ ให้ยึดผลวัดจริงที่กระแสใช้งานจริงเป็นหลัก