プリント基板設計の基本的な考え方！！このサイトは、プリント基板設計の基礎を
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EMI、EMCノイズ対策の基本的な考え方!! 解説
プリント基板設計の重要性と基本的な考え方法
PCB、プリント基板設計は、非常に重要な設計項目です。実装する半導体部品や抵抗、コンデンサなど、各種部品の特性を活かす基板設計が重要です。実際に、プリント基板を設計するためには、さまざまな考えるべきポイントがあり、注意すべきポイントがあります。それらについて簡単にまとめてみたいと思います。
世の中にある電子機器、例えば、携帯電話、パソコン、ハードディスク、テレビ、DVD、コピー機、FAX、プリンタ、カーナビ、オーディオ機器など、セット機器の中には電子回路基板があります。そして、このプリント基板の上で半導体素子、ICやLSIなどの電子部品が働き、それによって、僕らが楽しく便利な機能を実現してくれています。でももし、回路図上で完璧な回路が設計できても、プリント基板設計がうまく出来なければ、そのセット機器は正常に動作するかは分かりません。その場合、プリント基板設計が悪いのか、作った回路が悪いのか？、見極めるのは、非常に時間が掛かります。以上の理由から、基本的なポイントをしっかり理解し、それを基板上に設計できるようしていきたいです。
PCB、プリント基板上で回路を動作させる場合、電流を流せば、その流れている配線の周辺には磁界が発生します。流す電流量や配線の長さにより磁界の強さは異なりますが、この磁界の強さにより、他の配線に干渉を与えたり、また、電磁波を放出します。この電磁波が他の電子機器に影響を与えたり、誤動作を引き起こす可能性があるため、十分考慮する必要があります。それらについて簡単に説明したいと思います。
ノイズ発生は、皆さんが知っている基本的な理論で起こります。
それを基板上で如何に見つけ出すかが一番のポイントです。
CLK、クロックラインの注意点について
超基本的事項のまとめ
- 電流を流せば磁界が発生する
- 電流ループに注意する
- パルス信号に注意する
基本事項についての詳細について
では、上記基本事項について順に見ていきましょう。
| １、電流を流せば磁界が発生する 電流が流れるとその周辺に磁界が発生し、電磁波を放出します。もちろん流れる電流の大きさ、周波数にもよりますが、少なからず磁界が発生しますのでパルス電流や大電流を扱う場合は注意が必要です。 。 |
| ２、電流ループに注意する 電流を流す場合で、特に大電流を流している配線がループしている場合、このループ面積が大きいほど磁界は強くなります。これら電流ループは注意していても出来てしまう場合があるので、基板パターンが完成した後十分確認し、見つけ出す必要があります。特に電源、GNDはいろいろな部品につながるため注意が必要です。 |
| ３、パルス信号には注意する クロック(CLK)信号などパルス信号はノイズを発生する原因となります。これはよく知られた事実だと思いますが、これは周波数成分が高くなる程、また、立ち上がり、立ち下がりの時間が短い程、このパルス信号の電力スペクトルはより高周波まで広がるためです。従って、立ち上がり、立ち下がりの速いパルス信号は特に注意が必要です。高い周波数のパルスを扱う必要がある場合は、シールド線等を用いてシールドしたり、コアを挿入したりしたいです。 これ以外の注意事項として、電源・GNDラインは十分インピーダンスを下げるようにしましょう。 |
プリント基板設計の基本的な注意点まとめ
以上、今回はノイズ対策の基本的な注意点について説明しましたが、ノイズ対策としては、電流ループを無くしたり、パルス信号をケアしたりと基本的な対策が多いですが、実際に、それに気がつけるか？が一番のポイントではないでしょうか？他の配線や信号に影響を及ぼさないように、距離を離したり、コアや、シールドを施すなど、工夫したいところです。
プリント基板設計で重要なのはやはり、電源及びGNDのインピーダンスを如何に下げることが出来るか、また、大電流ラインやスイッチングラインなど、パルス信号のラインの影響を如何に減らせれるかです。もちろん共通インピーダンスの影響を低減させることも、言うまでもありません。実際、ICのピン数が多くなった場合や、同じ基板上に、数多くのデバイスをマウントする必要がある場合は、特に注意が必要です。また、数多くのデバイスが密集してきたり、基板サイズが制限される場合は、空きスペースも少なく、特に難しくなります。その場合は、最も重視したいポイントは何かを十分考えて、優先順位をつけることが必要です。じっくり考えましょう。
今回は、基本事項を並べてみましたが、これ以外にも考慮すべき事柄や注意点はたくさんあるとは思います。別の章で少しずつ説明していきます。
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