PCB デザイン: "置く方法"と"接続方法"

PCB設計は複雑で、様々な予期せぬ要因が全体の実現に影響を与えることがよくあります。個性豊かな散らばったコンポーネントをどのように制御すればよいのでしょうか？どのようにして、整然と効率的で信頼性の高いPCB図面を描くことができるのでしょうか？

PCB設計は複雑に見えます。様々な信号の方向やエネルギーの伝送を考慮する必要があり、干渉や熱による苦痛が常に伴います。しかし、実際には、要約は非常に明確であり、次の2つの側面から始めることができます。

要するに、それは「どのように配置するか」と「どのように接続するか」です。

とても簡単そうに聞こえますか？まず、「どのように配置するか」を整理しましょう。

1. 「大から小へ、難から易へ」のレイアウト原則に従います。つまり、重要なユニット回路とコアコンポーネントを最初に配置する必要があります。これはビュッフェと同じです。ビュッフェは食欲に限りがあるので、まず好きなものを選び、PCBスペースが限られている場合は、重要なものから選びます。

2. レイアウトでは、原理ブロック図を参照し、ボードの主要な信号の流れに従って主要なコンポーネントを配置する必要があります。レイアウトは、次の要件をできるだけ満たす必要があります。総配線はできるだけ短く、主要な信号線は最短であること。デカップリングコンデンサの配置は、ICの電源ピンにできるだけ近く、それと電源とグランドの間に形成されるループは最短であること。信号が不当に走行することを減らし、途中の事故を防ぐこと。

3. コンポーネントの配置は、デバッグとメンテナンスに便利である必要があります。つまり、大きなコンポーネントを小さなコンポーネントの周りに配置することはできず、デバッグが必要なコンポーネントの周りには十分なスペースが必要です。混み合いすぎると、非常に困ったことになることがよくあります。

4. 同じ構造の回路部分については、できるだけ「対称」標準レイアウトを使用します。均一な分布、重心のバランス、美しいレイアウトの基準に従ってレイアウトを最適化します。

5. 同じタイプのプラグインコンポーネントは、XまたはY方向に同じ方向に配置する必要があります。同じタイプの偏光ディスクリートコンポーネントも、製造と検査を容易にするために、XまたはY方向で一貫性を保つように努める必要があります。

6. 発熱体は、一般的にベニヤ板と機械全体の放熱を容易にするために均等に配置する必要があります。温度検出素子以外の温度に敏感なデバイスは、大きな熱を持つコンポーネントから遠ざける必要があります。

7. 高電圧、大電流信号は、小電流、低電圧弱信号から完全に分離します。アナログ信号はデジタル信号から分離します。高周波信号は低周波信号から分離します。高周波コンポーネント間の間隔は十分である必要があります。コンポーネントレイアウトでは、将来の電源分離を容易にするために、同じ電源を使用するデバイスをできるだけ一緒に配置することを適切に検討する必要があります。

上記は、「どのように配置するか」のレイアウトに関する主な注意点です。「どのように接続するか」は比較的複雑で、一般的に言えば：

主要信号線の優先順位：アナログ小信号、高速信号、クロック信号、同期信号などの主要信号のルーティングを優先します。

密度優先原則：ボード上で最も複雑なデバイスから配線を開始します。ボード上で最も密に接続された領域からルーティングを開始します。