電子回路図: 信頼性の高い回路設計に不可欠な理由
プロジェクトを開始する前に、理想的なのは計画、設計図を描くことです。建築プロジェクトなどでそれを見かけます。同様に、インバーターやFMトランスミッターなどの複雑な回路を構築するには、電子回路図が必要です。
何もしないよりは、回路図によって仕事に必要なすべてのコンポーネントを組み立てることができます。また、回路が動き出す前にその動作を視覚化できます。いずれにせよ、回路図は既存のICを複製しやすくします。ここでは、電子回路図について知っておくべきすべてを説明します。
1. 電子回路図とは？
まず、回路図とはシステムの動作を示す抽象的な図です。システムの各部分が何を表すかを伝えるために、認識しやすいシンボルをよく使用します。
同様に、電気図を説明する際に回路図を使用します。これにより、電子回路図という用語にたどり着きます。
一般的な認識とは異なり、電子回路図は単なる電子シンボル以上のものです。電子部品を組み立て、より大きな回路を構築するためのグラフィック設計の基礎です。
ほとんどの場合、事前印刷された接着剤付きシンボルを用いた完全な紙の設計図です。他の場合、この設計図をコンピューターで設計するのが最適です。そのために役立つソフトウェアには、Altium Designer、Cadence OrCAD、Mentor PADS、Upverter、Zuken CADSTARなどがあります。
(バッテリーとコンデンサの電子回路図)
https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Schematic_of_Battery_and_Capacitor.jpg
2. 回路図 vs 回路ダイアグラム
回路図は回路ダイアグラムよりもシンプルです。主な考え方は、システムの部品を入力と出力にグループ化することです。しかし、集積回路に必要な基本コンポーネントを示します。これらには抵抗器、コンデンサ、トランジスタなどが含まれます。
回路図を使用することで、ICのシミュレーションとレイアウトが容易になります。したがって、オームの法則やキルヒホッフの法則などの電流と電圧の法則を適用しやすくなります。この段階では、SPICEのような回路解析パッケージが役立ちます。
一方、回路ダイアグラムはより詳細です。ICに必要なすべての能動および受動コンポーネントを明らかにします。例えば、ロジックゲート、外部IC、コネクタなどの複雑な機能はすべて回路ダイアグラムに存在します。
最終的に、これら2種類の図は、PCBレイアウトフェーズに進む前の初期CADモデルです。
(典型的な回路ダイアグラムの例)。 https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Circuit_diagram_7.jpg
3. 回路回路図 vs ブロック図
多くの場合、人々は回路回路図とブロック図を混同します。しかし、これらは同じではありません。
ブロック図は、全体的なPCB設計を開始する基本的なスケッチです。言い換えると、回路ブロック図は現実的な観点からシステムの動作を示します。ある意味では、準回路図と言えます。その焦点は回路コンポーネントにはありません。代わりに、ブロック図はシステムがデジタルおよびアナログデータ信号をどのように処理するかを示します。それにもかかわらず、電子部品がシステムの機能を説明するのに役立つ場合、ブロック図には電子部品が関与することがあります。
一方、回路回路図はブロック図をさらに詳細な部分に分解します。
(ブロック図の例)
https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Theremin_block-diagram.svg
4. 電子回路図を入手する方法
開始するには、以下の手順に従うだけです。
実行手順
- まず、興味のある電子デバイスを選択します。
- 次に、デバイスにラベル付けされているFCC ID番号を見つけます。ほとんどの電子機器はデフォルトでFCC認証を取得しています。この認証は、米国連邦通信委員会からのユニークなID番号の形をしています。ただし、RF送信デバイスでより一般的です。
- FCC IDを取得したら（デバイスのケーシングで見つけてください）、ウェブサイト https://www.fcc.gov/oet/ea/fccid/ にアクセスします。
- そこに着いたら、「applicant（申請者）」または「grantee（許諾者）」コードを入力します。デフォルトでは、このコードはFCC IDの最初の3文字から来ます。残りはダッシュとハイフンで構成されるProduct Code（製品コード）です。
- コードを入力したら、検索をクリックします。
- この時点で、そのデバイスに関する提出された申請のポップアップリストが表示されます。
- オプションをクリックして詳細を確認します。したがって、デバイスに関するすべての情報がPDFとしてダウンロード可能になります。これらには内部写真、外観写真、テストレポート、さらにはデバイスの元のカバーレター申請書も含まれます。
- ただし、特定の情報やドキュメントがFCCウェブサイトで数回利用できないことがあります。この非可用性は、特定のベンダーがこの情報を機密として保持している結果です。
- この段階で、真のDIY回路アドベンチャーに必要なすべての回路図とデータが揃っています。
5. 主な電子回路図シンボル
ほぼすべての電子回路図に見られるいくつかのグラフィックシンボルがあります。
R = 抵抗器。
(抵抗器、可変抵抗器/リオスタット、ポテンショメータのシンボル)。
https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Resistor,_Rheostat_(variable_resistor),_and_Potentiometer_symbols.SVG
C = コンデンサ。
(極性を示すコンデンサシンボル)
https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Capacitor-symbols.svg
D = ダイオード。
(ポイント1と2がそれぞれアノードとカソードを示すダイオードの電子シンボル)
https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Electronic_Symbol_of_Diode.png
L = インダクタ。
(さまざまなタイプのインダクタシンボル)。
https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Inductor_Symbols.jpg
その他の電子部品には：
- T = トランスフォーマー。
- F = ヒューズ。
- P = コネクタ。
- U = 集積回路。
- H = ハードウェア。
- Q = トランジスタ。
- Y = 水晶発振子。
- BT = バッテリー。
- J = コネクタ
- K = リレー。
- S or SW = スイッチ。
6. シンプルな電子回路図の例
以下は、電子回路図を使用して試してみる価値のあるいくつかのプロジェクトです。
BA1404 HI-FIステレオFMトランスミッター
このFMトランスミッターは、望ましい結果を得るために多くの調整とテストを必要としますが、目的はシンプルです。回路図テストは、既存のBA1404 FMトランスミッター設計をテストして、それらの性能と弱点を比較します。最終的に、新しい方法により音質、周波数安定性、送信範囲が向上します。
支援のため、以下のFMトランスミッター構築ビデオを参照してください。
https://youtu.be/wslmnYMsalc
BH1417 PLLステレオトランスミッター
このデバイスの回路図は、特に1つの小さなパッケージに多くの機能を詰め込んでいます。例えば、ステレオエンコーダー、ローパスフィルター、リミッター、PLL固体周波数トランスミッター、RF出力バッファーなどがあります。
電話FMトランスミッター
このデバイスは、電話回線をFMバンドに接続するためのものです。電話のハンドセットを使用して、FMバンドを介して電話会話を送信できます。そのため、FMレシーバーで送信信号をチューニングします。
この回路のユニークな機能の1つは、バッテリーを必要としないことです。また、「On Air（オンエア）」モード時にLEDインジケーターを使用し、トランスミッターを制御するスイッチを備えています。
シングルチップFMトランスミッター
このFMトランスミッターチップは、音楽プレーヤーをポータブルラジオにリンクするのに便利です。例えば、外出先でサウンドシステムの同じ音楽をモバイルラジオで再生できます。興味深いことに、3〜5Vの電圧供給で動作します。
結論
要約すると、電子回路図はより大きな回路やICの構成要素です。使用される図表に関係なく、すべてが各コンポーネントとその接続に固有のグラフィックシンボルを使用します。最終的なPCBレイアウトは、ほとんどの場合、ブロック図から始まり、回路回路図またはダイアグラムに進みます。
参考までに、上記で電子回路図のいくつかの例を挙げました。しかし、同様の個人プロジェクトで専門的な支援が必要な場合は、私たちのチームにお問い合わせください。
産業技術