見逃せないエンジニア向けの PCB レイアウト ガイドライン

PCB 製造プロセスの準備段階として、PCB レイアウトは PCB 設計の最も重要なフェーズの 1 つです。その品質は、PCB ルーティングの品質を本質的に決定し、PCB の最終的な信頼性と機能性にさらに影響を与えるからです。したがって、合理的な PCB レイアウトが高品質の PCB ボードへの道を開くと結論付けることができます。ただし、不当な PCB レイアウトは、機能性と信頼性の面で問題を引き起こす可能性があります。適切に設計された PCB レイアウトは、PCB 表面のスペースを節約するだけでなく、回路のパフォーマンスも保証するというより便利な機能を提供します。

PCB レイアウトには、主にインタラクティブ レイアウトと自動レイアウトの 2 種類があります。一般的に言えば、自動レイアウトは、インタラクティブ レイアウトによってどの調整が実行されるかに基づいてフレームワークを考慮します。 PCB レイアウト中に、ルーティングの特定の状況に応じて、ゲート回路に再分配を実装できます。 2 つのゲート回路が交換され、配線に最も使いやすい最適なレイアウトになります。

PCB レイアウトの完了後、PCB 上の情報またはデータに関する情報が回路図に示されているものと一致するように、PCB 設計ファイルまたは回路図にいくつかの情報をラベル付けすることができます。その結果、PCB 設計のプロファイリングと変更の両方で同期変更を維持できます。さらに、アナログ データの更新が行われ、電気的性能と機能に関するボード レベルの検証が実装されます。

PCB レイアウトの基本ルール

基本的に、PCB レイアウトは次の 2 つの基本的な規則に従う必要があります。
1)。 PCBレイアウトは高品質を確保する必要があります。
2)。 PCB レイアウトは見た目がすっきりしていて、部品をボード表面に均等に配置できるようにする必要があります。

製品が上記の 2 つの側面に関して快適に動作すると、完璧と見なすことができます。

PCB レイアウトの実用的なガイドライン

ガイドライン＃1。ループはできるだけ短くする必要があります。

ループ、特に高周波ループは、できるだけ短くする必要があります。小さいループは通常、インダクタンスと抵抗が低く、外部ソースに由来するノードに結合された、またはノードによって送信された信号数を削減するのに役立ちます。ループがグランド プレーンに配置されている場合、インダクタンスを下げることができます。オペアンプ回路のループをできるだけ短くして、ノイズが回路に結合するのを防ぐこともできます。

ガイドライン＃2。サーマルビアは適切に配置する必要があります。

ビアは、PCB の一方の端からもう一方の端に熱を伝達します。これは、ボードがシャーシのヒートシンクに取り付けられている場合に特に役立ちます。このような条件下では、シャーシはさらに熱を放散します。大きなビアは、熱放散効率において小さなビアよりも優れた性能を発揮します。複数のビアは、熱放散の点で単一のビアよりも効率的に機能し、コンポーネントの動作温度を下げます。動作温度が低いほど、信頼性が高くなります。

ガイドライン＃3。ビアのサイズと数は合理的に調整する必要があります。

ビアは、インダクタンスと抵抗の両方を備えています。 PCB ボードの一方の端からもう一方の端まで配線を配置し、比較的低いインダクタンスまたは抵抗を必要とする場合は、複数のビアを利用できます。大きなビアは抵抗が低いのが特徴です。この方法は、フィルタ コンデンサと高電流ノードがグランドに接続されている場合に特に有効です。

ガイドライン＃4。熱に弱い部品には注意してください。

熱に敏感なコンポーネントは、熱を発生するコンポーネントから離れた場所に配置する必要があります。熱に敏感な部品には、熱電対や電解コンデンサなどがあります。熱電対が熱源の近くにある場合、温度測定に影響を与える可能性があります。電解コンデンサが発熱部品の近くにあると、電解コンデンサの寿命が短くなります。熱を発生するコンポーネントには、ダイオード、インダクタ、ダイオード、ブリッジ整流器、MOSFET、および抵抗器が含まれる可能性があり、これらの発生する熱はそれらを流れる電流に依存します。

ガイドライン＃5。デカップリング コンデンサは慎重に配置する必要があります。

デカップリング コンデンサは、デカップリング効率を最大化するために、IC の電源ピンまたはグランド ピンの近くに配置する必要があります。コンデンサを遠くに配置すると浮遊容量が発生します。インダクタンスを低減できるように、コンデンサ ピンとグランド プレーンの間に複数のビアを配置する必要があります。

ガイドライン＃6。サーマルパッドはスマートに配置する必要があります。

サーマル パッドの設定は、トレースまたはフィルとコンポーネント ピンの間の距離をできるだけ小さくすることを目的としています。これは、はんだ付けに有利です。抵抗低減に関して言えば、小さな接続は短いです。コンポーネント ピンのサーマル パッドが適用されていない場合、コンポーネントの温度は低くなります。トレースまたはフィルを接続することで、より優れた熱接続が利用可能になり、熱放散が促進されます。ただし、はんだ付けまたははんだ除去はより困難です。

ガイドライン＃7。デジタルおよびノイズ トレースは、アナログ回路から離す必要があります。

平行なトレースまたは導体は、静電容量の生成につながる可能性があります。トレースが互いに近すぎると、回路上で信号が結合する傾向があります。これは、比較的高い周波数の場合に特に当てはまります。高周波およびノイズ トレースは、ノイズに邪魔されたくないものから遠く離れている必要があります。

ガイドライン＃8。トレースと取り付けビアの間の距離は適切に配置する必要があります。

感電の危険を防ぐために、銅配線またはフィル ビアと取り付けビアの間に十分なスペースを確保する必要があります。はんだマスクは信頼できるインダクタではないため、銅と取り付けハードウェアの間にも十分な距離を保つ必要があります。

ガイドライン＃9。 PCB レイアウトでグランドに注意を払わないと、グランドは危険な場合があります。

グランドは理想的な導体ではないため、ノイズ グランドを静かな信号から離して配置する場合は注意が必要です。グラウンド トレースは、流れる電流を運ぶために十分な大きさにする必要があります。信号トレースの下にグランド プレーンを配置すると、トレース インピーダンスの低減に役立ちます。これは理想的な条件です。

ガイドライン＃10。 PCB ボードはヒートシンクと見なす必要があります。

より多くの銅を表面実装コンポーネントの周囲に配置して、余分な表面積を提供して熱を放散できるようにする必要があります。これは、効率を高める方法です。一部のコンポーネントのデータシートにも同様のガイドラインが記載されています。

PCB レイアウトのその他のヒント

PCB レイアウトが完成したら、次のステップに進む前に、次のヒントに基づいて PCB レイアウトを注意深く調べてください。
1)。
2) 基板サイズは、回路図または PCB 製造技術要件に示されているものと互換性があるかどうか、および基準マークがあるかどうかを確認する必要があります。
2)。コンポーネントは、2次元空間と3次元空間で競合しないことが保証されている必要があります。
3)。
4) すべてのコンポーネントがきれいに均等に配置されていることを確認するために、コンポーネントをチェックする必要があります。結果として交換が必要なコンポーネントは、交換または変更が可能であることを確認するために調査する必要があります。
5)。
6) 感熱部品と発熱部品の間には十分な距離が確保されている。調整可能なコンポーネントは、便利に調整できることが保証されなければならない。
7)。
8) 熱放散領域には、ヒートシンクが含まれ、スムーズな空気の流れを特徴とする必要があります。信号の流れはスムーズで、相互接続はできるだけ短くする必要があります。

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