デジタル PCB:バイナリ デジタル信号で動作する最新の回路
世界経済のほぼすべての部分、そして私たちの生活でさえ、物事を機能させるためにデジタル化されたシステムに依存しています。したがって、デジタル PCB は市場の要求を満たすために不可欠です。
あなたが電子機器メーカーまたは設計者である場合、これらの回路基板を深く理解して、自分の業務分野で関連性を維持する必要があります。この記事では、デジタル回路基板の世界を深く掘り下げていきますので、詳細をお読みください!
デジタル PCB とは?
アナログ PCB と同様に、デジタル回路基板には、トラック、導電性パッド、およびその他の機能が含まれています。集合的に、これらの属性は、電子コンポーネントを機械的に、またそれぞれサポートし、接続します。
ただし、この PCB タイプは、そのデジタル製造/組み立ておよび設計プロセスによりユニークです。その結果、伝送線路の挿入損失制御やインピーダンス整合などの機能向上を誇っています。
デジタル コントローラー (日立 J100A)
出典:ウィキメディア コモンズ
このような PCB には、毎秒数十億のタスクを処理できる複数のマイクロプロセッサやその他の高性能ボード コンポーネントが含まれています。いくつかの例には、デジタル時計 PCB と電圧計 PCB が含まれます。
アナログ プリント基板とデジタル プリント基板の類似点
アナログ PCB とデジタル PCB には多くの技術的および設計上の類似点がありますが、この類似性を理解するには静電容量を理解する必要があります。
2 本のワイヤが PCB の近くにあると、寄生容量が発生します。このような設定では、一方のワイヤに急激な電圧スパイクが発生すると、もう一方のワイヤに電流パルスが誘導されます。
デジタル回路セクションとアナログ回路セクションを分離することとは別に、デジタル スイッチ アクションをアナログ ボードから、低周波から高周波から区別する必要もあります。
アナログ音声合成回路基板
出典:ウィキメディア コモンズ
この 2 つは、ケーブル配線にいくつかの類似点と相違点があり、これらを詳しく見てみましょう:
アナログ PCB とデジタル PCB の配線戦略の類似点
- バイパス/デカップリング キャパシタンス
- シミュレーターやデジタル機器には、特に配線時にコンデンサーが必要です。これらは、電源接続に最も近いコンデンサ (通常は 0.1uF) に接続されます。供給側も容量タイプ (10uF) が必要です。
- デジタル ボードとアナログ ボードの両方で、ピンを電源入力に最も近づける必要があります。
PCB の電源
ソース:Flickr
- 電源線とアース線は、モノ パネルの PCB に最も近い位置に配置する必要があります。 2 つを一致させないと、ノイズを発生させるシステム ループが生成されるため、このような配置により、電磁干渉が発生する可能性が減少します。
アナログ PCB とデジタル PCB の配線戦略の違い
挑戦的なグラウンドプレーン
PCB 配線の一般的な方法は、途切れのないグランド プレーンを使用することです。ただし、これによりデジタル回路の dl/dt 効果が最小限に抑えられ、グランド電位が変化し、アナログ セクションでノイズが発生します。
したがって、アナログ信号側のノイズを低減するには、グランド プレーンでデジタル回路をアナログ側から分離することが不可欠です。
PCB グランド プレーン
出典:ウィキメディア コモンズ
これを行う最善の方法は、アナログ グランド プレーンをグランド接続とは別に接続することです。
または、アナログ コンポーネントと回路を最も遠い端に配置します。目標は、アナログ信号の中断を可能な限り最小限に抑えることです。
ただし、デジタル回路は高いノイズ レベルに耐えることができるため、そのような考慮は必要ありません。
コンポーネントの配置
前述のように、回路のデジタル部分はノイズが多く、アナログ部分は静かです。したがって、特に混合信号システムを構築する場合は、常にデジタル コンポーネントをアナログ コンポーネントから分離してください。
混合信号集積回路
出典:ウィキメディア コモンズ
PCB 設計は寄生成分を作成します
PCB を設計する場合、寄生インダクタンスまたは寄生容量を引き起こす可能性のある 2 つの寄生コンポーネントを簡単に作成できます。アナログ ボードのノイズ耐性は低いため、最も効果的な解決策は、ライン間のサイズ/距離を変更することです。
または、2 つの線の間のワイヤを接地して、干渉の原因となる電界を弱める低インピーダンスを作成することもできます。
デジタル PCB のメリット
- 配電によって発生するノイズが含まれています
- インピーダンス制御 (マッチング) に役立ちます
- 信号の完全性を維持
- 隣接するトレース間のクロストークを最小限に抑えます
- グラウンド リファレンス バウンスによって生じる影響を軽減します
- 電磁干渉に対する高い耐性
デジタル回路基板の応用
- ネットワーク通信
- 5G 基地局とインターネット スイッチ
- IoT デバイス
- 高速コンピューティング
- IC テスト システム
- 医療機器
医療機器
- ATM などの消費者向け設置型電子機器
- ラジオ
デジタル PCB アセンブリ
組み立てに進む前に、デジタル回路基板がバイナリ システムを使用していることを理解することが重要です。
また、組み立て時の転送ポイントとデータ受信ポイントはデジタル リンクに依存しています。このスレッドにより、アセンブリの品質を維持または改善するためのリアルタイムの変更が可能になります。
バイナリ システムは単純に見えますが、デジタル PCB では複数のレベルの複雑さを持つことができます。ただし、利点は、デジタル デバイスが制御およびプログラム可能であることです。
マイクロチップとプロセッサを搭載したハイテク デジタル PCB
したがって、バイナリ システムを使用できます。これは、複数のアプリケーションでグローバルに使用される他のデジタル デバイスを制御、回転、および駆動するのに役立ちます。
このデジタル アセンブリ プロセスの詳細な説明は、デジタル化アプリケーションを理解するのに役立ちます。
組み立てプロセス
PCBA プロトタイピング
プロトタイピングは、複雑で最新の PCB の組み立てプロセスで品質を開発するために重要です。これは、高いビルド品質と信頼性の高い操作を実現するために特に重要です。 PCB 製造プロセスは 2 つのセグメントに分けることができます:
効率的で費用対効果の高い生産
プロセスの品質 (高品質のボードの効率的な生産) は、大量生産または少量生産に不可欠です。
組み立ては、基板の製造段階や設計プロセスと同様に、複数のステップで構成されています。これらの属性は、組み立て手順を詳細に説明しています。
デジタル PCB アセンブリ属性
速度
注文はできるだけ早く処理される必要がありますが、デジタル マシンが回路基板の組み立てプロセス全体を処理するため、これは問題ではありません。
PCB の自動生産
精度
組立機械は、デジタル プリント回路基板の効率と性能を向上させるために、すべてを適切な場所に配置できるほど正確でなければなりません。
精度
精度は、デジタル回路基板が意図したとおりに機能することを保証するため、組み立てプロセスの重要な要素です。
アジリティ
回路基板の組み立て中にエラーが発生した場合、プロセスは柔軟で、迅速に操作を再開できる必要があります。
コントロール
制御は回路基板アセンブリの重要な部分です。なぜなら、何もやり残しがないことを保証するからです。
従来型またはデジタル PCB アセンブリ:どちらを選びますか?
ここでの選択は、開発者とデジタル PCB メーカーによって異なります。製造業者に関しては、それぞれが品質管理のために機器とプロセスに依存する特定の組み立てのための設計 (DFA) ガイドラインを持っています。
ミニチュア PCB の製造に使用される機器
自動化されたアセンブリ プロセスを実行するだけでなく、デジタル回路基板はすべての要件と仕様を満たす必要があります。ただし、一部の製造業者は手作業によるチェックを行う必要があり、品質が損なわれ、ターンアラウンド タイムが遅くなる可能性があります。
PCB を検査する自動画像測定器
したがって、最良の結果を得るには、WellPCB などの信頼できる PCB メーカーと協力する必要があります。当社は 2005 年から PCB の製造と組み立てのビジネスを行っており、経験と最高の設備を組み合わせて、高品質のデジタル回路基板をリーズナブルな価格で確実に入手できるようにしています。
産業技術