PCB レイアウトの初心者向けクイック ガイド

PCB は Print Circuit Board の略で、対応する機能を実現するために電子部品を搭載するための基本的なプラットフォームです。基板材料に基づいて、PCB は PCB 設計ファイルに準拠して製造され、ボード層、ボード、およびコンポーネント間の接続が実現されます。 PCB の主な機能は、回路基板を囲むすべての部品間の電気的接続に完全に貢献するリレー伝送の役割にあります。したがって、PCB は通常、エレクトロニクス製品の中核と見なされます。

PCB は、Gerber ファイル、NC ドリル ファイル、ステンシル デザイン ファイルなどを含む PCB 設計ファイルに厳密に従って製造する必要があります。これらすべてが一緒になって最終的に実際の PCB につながります。この記事では、PCB 設計の初心者向けに PCB レイアウトのクイック ガイドを提供し、PCB 設計とレイアウトに関する重要な問題について説明します。この記事が、電子工学の初心者向けの包帯になることを願っています。

PCB レイアウトとは

PCB レイアウトには、主にボード上のコンポーネントの配置、ルーティング、トレース幅、トレース間隔などが含まれます。PCB ボードはほぼすべての電子製品に適用されるため、PCB は家電、情報、電気通信、医療、さらには航空宇宙などの分野で広く適用されています。 . PCB レイアウトは、期待される機能と性能に影響を与える重要な役割を果たします。

PCB レイアウトの基本

PCB設計ソフトウェアで回路図を描くプロセスでは、通常、最初の3文字が用語を表すために使用されるため、エレクトロニクスの略語を習得することが不可欠です.たとえば、RES は抵抗を表します。 CAPはコンデンサの略です。 INDはインダクターの略です。したがって、電圧、電流、オーム、ボルト、アンペア、ワット、回路、回路要素、抵抗、抵抗、インダクタンス、インダクタ、キャパシタンス、コンデンサ、オームの法則、キルヒホフの法則、キルヒホフの電圧法則など、いくつかの電子用語を習得することが非常に必要です。 (KVL)、キルヒホッフの電流法則 (KCL)、ループ、ネットワーク、パッシブ 2 端子ネットワーク、アクティブ 2 端子ネットワーク。

PCB レイアウトで考慮すべき避けられない問題

• 最短距離

PCB 設計にはフレームが必要であり、フレーム ラインとコンポーネント ピンの間の最小距離は少なくとも 2mm である必要があり、5mm に設定するのが合理的です。

• コンポーネントの配置

基本的に、デジタル回路とアナログ回路を含む回路システムは、系統的に結合されたシステムを同じカテゴリに属する​​回路にするために、それらを分離する必要があります。さらに、コンポーネントは、信号の流れ方向、機能、およびモジュールに従って配置する必要があります。

入力信号処理ユニットと出力信号駆動コンポーネントは、入力/出力信号ラインをできるだけ短くし、入力/出力干渉を減らすために、ボード側の近くに配置する必要があります。

コンポーネントの配置方向に関しては、コンポーネントは縦または横にのみ配置できます。コンポーネント間に比較的大きな電位差がある場合、コンポーネント間の距離は、放電を止めるのに十分な大きさでなければなりません。

中密度の回路基板に関する限り、低電力のコンポーネント間の距離は、はんだ付けに基づいて考慮する必要があります。ウェーブはんだ付けを選択すると、コンポーネント間の距離は 50mil から 100mil の範囲になります。

PCB レイアウトにおける電源およびグランド ラインの設計

PCB 設計エンジニアにとって、グランド ラインと電源ライン間のノイズ発生の原因を理解することは難しい作業ではありません。 PCB レイアウトが適切に実行されたとしても、電源ラインとグランド ラインの配置が十分に考慮されていないために干渉が発生すると、製品のパフォーマンスが低下したり、完全な故障につながることさえあります。したがって、PCB レイアウト エンジニアの仕事は、以下の方法で製品の品質を保証するためにノイズ干渉を可能な限り低減することです:

a.大面積の銅層はグランド ラインとして使用され、未使用の部分はすべてグランドに接続する必要があり、これをグランド ラインとして使用できます。多層 PCB に関しては、電源ラインとグランド ラインはそれぞれ異なる層に配置する必要があります。

b.電源ラインとグランド ラインの間にデカップリング コンデンサを追加する必要があります。

c.グランドラインと電源ラインの幅は、できるだけ広く設定してください。電源ラインよりもグランドラインを広くするのが最善です。グランド線、電源線、信号線の幅配置は、グランド線＞電源線＞信号線となります。

d.デジタル回路を備えた PCB でループを作成するには、幅の広いグランド導線を使用する必要があります。

PCB レイアウトで EMI を低減するための 3 つのヒント

PCB レイアウトでは、EMC (電磁両立性) のメンテナンスが必須です。 EMC の実装は、EMI (電磁干渉) を可能な限り減らすことを目的としています。 EMI を低減するには、次の 3 つの要素に焦点を当てる必要があります:電磁干渉源、結合経路、被害者。

EMC を達成するには、上記の要素から対策を開始する必要があります。最初に、干渉源、結合経路、および影響を受けやすいデバイスを分析し、効果的な対策をまとめて、干渉源を停止し、干渉結合を排除または低減し、干渉に対する影響を受けやすいデバイスの応答を低下させ、または電磁感度レベルを高める必要があります。

人による干渉を制限し、適用された技術的対策の有効性を証明するために、組織的な対策も講じる必要があります。したがって、一連の完全な規制と標準を作成し、合理的に分散されたスペクトルに従って従う必要があります。さらに、スペクトルの適用を制御および管理し、周波数、作業時間、およびアンテナの方向に従って作業モードを決定する必要があります。電磁環境を分析し、EMC管理を実施して配置を選択する必要があります。

• 電磁干渉源

EMI ソースとは、同じ環境にある人やデバイスに害を及ぼす、または他のデバイス、サブシステム、またはシステム全体に EMI 損傷をもたらし、パフォーマンスの低下または失敗。

• カップリング パス

カップリング パスとは、EMI の送信に使用されるアクセスまたはメディアを指します。

• 被害者

被害者とは、EMI によって損傷を受けた人またはシステムを指します。これには、コンポーネント、機器、サブシステム、またはパフォーマンスの低下または障害に苦しむシステムが含まれます。