PCB技術 - プリント回路基板設計経験の要約

1 .プリント基板の大きさと装置のレイアウト

PCBサイズ 適度である. 大きすぎると, プリントラインは長くなり、インピーダンスは増加する, ノイズ抵抗を減らすだけではない, しかし、コストも増加. デバイスレイアウトに関して, 他の論理回路のように, 相互に関連するデバイスは、より良いアンチノイズ効果が得られるように、できるだけ近くに配置されるべきである. クロック発生器, 水晶発振器, そして、CPUのクロック入力はすべてノイズになりやすい, それで、彼らは互いにより近くなければなりません. それは非常に重要である, 低電流回路, そして、高電流回路は、できるだけ論理回路から遠ざかるべきである. できれば, 別々の回路基板を作らなければなりません.

デカップリングコンデンサ構成

直流電源ループでは、負荷の変化により電源ノイズが発生する。例えば、デジタル回路において、回路が1つの状態から別の状態へ変化するとき、大きなスパイク電流が電力線上に生成され、過渡的なノイズ電圧が形成される。デカップリングコンデンサの構成は、負荷変動に起因するノイズを抑制することができ、プリント回路基板の信頼性設計において一般的である。

構成原理は以下の通りである。

10〜100μFの電解コンデンサが電力入力端子に接続されている。プリント回路基板の位置が許容されるならば、100 UFより上に電解コンデンサを使用することの干渉防止効果はよりよいでしょう。

各々の集積回路チップのために0.01 UFセラミックコンデンサを構成してください。プリント基板スペースが小さく、設置できない場合には、1〜10μFのタンタル電解コンデンサを4〜10チップ毎に構成することができる。この素子の高周波インピーダンスは特に小さく、インピーダンスは500 KHz〜20 MHzの範囲で1 KHz以下である。漏れ電流は非常に小さい（0 . 5 ua以下）。

スイッチとオフROMとRAMのような記憶装置の間に弱い雑音能力と大きな電流変化を有するデバイスについては、デカップリングコンデンサをチップの電源線（Vcc）と接地（GND）の間に直接接続する必要がある。

デカップリングコンデンサのリード線は長すぎることはなく、特に高周波バイパスコンデンサはリード線を有してはならない。

スリー, PCB放熱設計

熱伝導の観点から、印刷版は最も直立して設置され、基板と基板の間の距離は2 cm未満ではならず、印刷版上の装置の配置はある規則に従うべきである。

（1）自由対流空気冷却を用いた装置では、集積回路（又は他の装置）を垂直に配置することがベストである。強制空冷を使用する機器では、水平方向の行を集積回路（または他のデバイス）を配置することが最善です。

（2）同じプリント基板上の装置は、発熱量及び放熱量に応じてできるだけ配置する。冷却熱量（入口信号）は、発熱量が小さいか、熱抵抗が小さい装置（例えば、小信号トランジスタ、小型集積回路、電解コンデンサ等）である。そして、冷却空気流の最下部には、大きな発熱又は良好な耐熱性（例えばパワートランジスタ、大規模集積回路等）の素子が配置される。

（3）水平方向においては、熱伝達経路を短くするために、プリント基板の縁部に近接して高パワー素子を配置する垂直方向において、これらのデバイスが動くときに、高出力デバイスは他のデバイスの温度を減らすためにできるだけプリントボードの最上部に近く配置される。インパクト.

温度感受性デバイスは、最も低い温度領域（デバイスの底のような）に最もよく配置される。決して直接加熱装置の上に置きます。水平面に複数のデバイスを停滞させるのがベストです。

装置内のプリント基板の熱放散は主に空気の流れに依存するので、空気流路は設計中に検討され、装置またはプリント回路基板は合理的に構成されるべきである。空気が流れると、常に低抵抗の場所で流れやすい傾向にあるので、プリント回路基板上のデバイスを構成するとき、あるエリアに大きな空域を残すのを避ける。

電磁両立性設計

電磁的適合性は、様々な電磁環境において電子機器が協調的かつ効果的に動作する能力を意味する。電磁両立性設計の目的は、電子機器があらゆる種類の外部干渉を抑制することを可能にすることであり、電子機器は特定の電磁環境で正常に動作することができ、同時に電子機器自体の他の電子機器への電磁干渉を低減することができる。

1 .合理的な線幅の選択

プリント配線上の過渡電流による衝撃干渉は主にプリント配線のインダクタンスに起因するため、プリント配線のインダクタンスを最小にする必要がある。プリント配線のインダクタンスは、その長さに比例し、その幅に反比例するので、短くて正確なワイヤは干渉を抑制するのに有益である。クロックリード、ロウドライバまたはバスドライバの信号線は、大きな過渡電流をしばしばもたらし、プリント配線はできるだけ短くする必要がある。個別部品の回路については、印刷ワイヤ幅が約1.5 mmであるとき、それは完全に要件を満たすことができる集積回路では，印刷ワイヤ幅を0 . 2 mmと1 . 0 mmの間で選択できる。

2 .正しい配線戦略を採用

等しいルーティングの使用はワイヤインダクタンスを減らすことができるが、ワイヤ間の相互インダクタンスおよび分配容量は増加する。レイアウトが可能であれば、グリッド状の配線構造を用いるのがベストである。特定の方法は、プリント基板の一方の側をプリント基板の他方の側に水平に配線することである。それから、十字穴でメタライズされた穴につながってください。プリント配線板の導体間のクロストークを抑制するためには、配線設計時に長距離等配線をできるだけ回避する必要がある。

グランドワイヤーデザイン

電子機器では，接地は干渉を制御する重要な方法である。接地と遮蔽を適切に結合し使用することができれば、干渉問題の大部分を解決することができる。電子機器の接地構造は，システムグランド，シャーシグラウンド（シールドグラウンド），ディジタルグラウンド（論理グランド），アナロググラウンドを含む。接地線設計には以下の点が注目される。

1点を正しく選択する

低周波回路では、信号の動作周波数が1 MHz以下であり、その配線と素子間のインダクタンスはほとんど影響を与えず、接地回路によって形成される循環電流は干渉に大きく影響するので、1点接地を採用する必要がある。信号周波数が10 MHzを超えるとグランドインピーダンスが大きくなる。このとき、接地インピーダンスをできるだけ小さくし、最寄の複数点を接地に用いる。1周波数の1／2〜10 MHzでは、1点接地を採用すれば、接地線の長さは波長の1／20を超えてはならない。

アナログ回路からデジタル回路を切り離す

回路基板上には高速論理回路と線形回路がある。それらをできるだけ分離し、2つの接地線を混合してはならず、電源端子の接地線に接続する必要がある。リニア回路の接地面積をできるだけ大きくする。

3 .接地線をできるだけ厚くする

接地線が非常に薄い場合、電流変化によって接地電位が変化し、電子デバイスのタイミング信号レベルが不安定になり、アンチノイズ性能が劣化する。したがって、接地線はプリント配線板に許容電流を流すことができるようにできるだけ厚くする必要がある。できれば、接地線の幅を3 mmより大きくする。

接地線を閉ループにする

時 PCB設計 ディジタル回路だけで構成されるプリント配線板の接地線システム, 接地線を閉ループにすることは、アンチノイズ能力を著しく改善することができる. その理由は、プリント回路基板上に集積回路部品が多いことである, 特に多くの力を消費するコンポーネントがあるとき, 接地線の厚さの制限のために, 接地電位に大きな電位差が生じる, アンチノイズ能力の低下をもたらす, 接地構造がループに形成されるならば, 電位差を低減し，電子機器の耐雑音性を向上させる.