プリント基板設計で最低限おさえておくべきポイントはこれだ!!基板設計、PCB、配置、レイアウト、クロストーク、パターン設計の超基本について

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更新日 2017-05-21 | 作成日 2008-03-08

プリント基板設計の基本的な考え方!!

PCB、プリント、基板、レイアウト設計、電源ライン、デカップリングコンデンサ、パスコン、ノイズ対策の基礎と応用、基板設計の基礎を勉強しよう!!

プリント基板設計の重要性と基本的な考え方



PCB、プリント基板設計は非常に重要な設計項目です。部品の特性を生かすも殺すも基板設計で決まるといっても過言ではありません。
また、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ICや電子部品が動き、それにより僕らが楽しくて、便利な機能を実現してくれます。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不明です。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。以上の理由よりおさえるべきポイントをしっかり理解してそれを基板に反映できるようにしていきたいです。

プリント基板設計の基本的な注意点


<超基本的事項のまとめ>

1、信号の流れに沿った部品レイアウトをする。

2、デカップリングコンデンサはICのすぐ近くに配置し、太く短く配線する。

3、電源・GNDライン、アナログ微小信号など、シビアな信号ラインは要注意。

4、スイッチングライン、PWM信号ライン、クロックラインなどパルス信号は要注意。

5、ペア性に注意、対称になる配置、配線にする。


では上記基本事項について順に見ていきましょう。

1、信号の流れに沿った部品レイアウトをする。

信号の流れに沿った部品レイアウトを行うことにより、無駄な配線領域を減らすことができます。これにより、基板サイズの縮小と無駄な引き回しがなく、パターン配線を太く短くし易いです。

2、デカップリングコンデンサはICのすぐ近くに配置し、太く短く配線する。

これは絶対のお願いです。デバイス動作時やスイッチング時の過渡電流をデカップリングコンデンサから供給させます。これにより、ICの電源の安定化と他のデバイスへの影響を減らすことができます。ただし、デカップリングコンデンサからICへの距離が長くなれば効果が減少しますので、これを避けるためには、デカップリングコンデンサをICのすぐ近くに太く短く配線したいです。これについては別の章で詳しく説明しましょう。

3、電源・GNDライン、シビアな信号ラインは要注意

電源ライン、GNDラインで、特に電流を多く流すライン、特に大電流でスイッチングを行う場合は特に要注意です。これらの配線は、ノイズの原因となるだけでなく、他の配線や回路に影響を及ぼすからです。これらの配線は、出来るだけ分離し、共通インピーダンスを低減させると共に、最終的に基準となるポイントに集めましょう。また、アナログ信号で微少な信号を扱う場合も、他の配線の影響を受けないように注意しましょう。

4、パルス信号は要注意

立ち上がり、立ち下がりの速いパルスラインは、他の配線に影響を及ぼす恐れがあるので、それらのラインをきちんと明確にし、十分遠ざけたり、シールドしたいところです。詳しくは別の章で説明しますが、 配線と配線の間には浮遊容量などが存在し、その浮遊容量による容量結合を防ぎたいです。

5、ペア性に注意、対称になる配置、配線にする。

ペアの必要な配線は、距離やビアもバランスを保ち均等に配線したいです。


以上、プリント基板設計で特に注意したい基本事項を簡単にまとめてみました。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、大電流ラインやスイッチングラインなどパルスラインの影響をいかに抑えられるかです。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。適当なものを慌てて発注するより、じっくり考えた方が後々、解析したり、設計修正するより、楽ですよね?

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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