PCB デザインの配線方法

PCB デザインの配線方法

PCB 設計エンジニアは、PCB を設計する際に自動配線を使用したいと考えることがよくあります。 一般に、純粋なデジタル回路基板 (特に信号レベルが低く、回路密度が小さい場合) では、自動配線を使用しても問題ありません。 しかし、アナログ、混合信号、または高速回路基板を設計する場合、PCB 設計ソフトウェアの自動配線ツールを使用すると、いくつかの問題が発生する可能性があり、深刻な回路性能の問題が発生する可能性さえあります。 図 1 自動配線を使用した図 3 の回路図用に設計された回路基板の最上層 図 2 自動配線を使用した図 3 の回路図用に設計された回路基板の最上層 図 3a の配線の回路図 図 1、図 2、図 4、および図 5 図 3b 図 1、図 2、図 4、および図 5 の配線のアナログ部分の回路図。たとえば、図 1 は、設計された両面基板の最上層を示しています。 自動配線用。 両面 PCB 基板の最下層を図 2 に示し、これらの配線層の回路図を図 3a および 3b に示します。

この混合信号回路基板を設計する際には、慎重に検討した後、デジタル デバイスとアナログ デバイスを分離するためにデバイスをボード上に手動で配置します。 この配線方式を使用する際に注意すべき点がいくつかありますが、最も厄介なのは接地です。 最上層にアース線を敷設すると、最上層の部品は配線によってアースされます。 デバイスは最下層でも接地されており、最上層と最下層の接地ワイヤは回路基板の右側のビアを介して接続されています。 この配線方法をチェックすると、最初に複数のグランド ループがあることがわかります。 また、最下層のグランド線の帰路が水平信号線によって遮断されていることもわかります。 この接地方式の利点は、アナログ デバイス (12 ビット A/D コンバータ MCP3202 および 2.5 V 基準電圧源 MCP4125) が回路基板の右端に配置されることです。 このレイアウトにより、これらのアナログ PCBA チップの下にデジタル グランド信号が存在しないことが保証されます。 図 3a と図 3b に示す回路の手動配線を図 4 と図 5 に示します。

手動配線では、回路を正しく実装するために、いくつかの一般的な設計ガイドラインに従う必要があります。グランドプレーンを電流ループとして使用するようにしてください。 アナログ グランド プレーンをデジタル グランド プレーンから分離します。 接地面が信号配線によって分離されている場合、接地電流回路への干渉を減らすために、信号配線は接地面に対して垂直でなければなりません。 アナログ回路は回路基板の端のできるだけ近くに配置し、デジタル回路は電源接続端のできるだけ近くに配置して、デジタル スイッチによって引き起こされる di/dt 効果を低減します。 これらの 2 種類の両面基板は、基板の配線をすばやく理解できるように、PCBA エンジニアが問題を解決するのに便利な最下層にグランド プレーンが配置されています。 メーカーのデモンストレーション ボードと評価ボードは、通常、この配線戦略を採用しています。 ただし、電磁干渉を低減するために、回路基板の上部にグランド プレーンを配置する方が一般的です。