回路基板のレイアウトをステップ・バイ・ステップで設計するには？
回路基板の設計は、回路を物理的に実現するための設計図を作成することであり、電子システムをカスタマイズする上で非常に重要なステップである。抵抗器、コンデンサー、コンデンサーのような様々な部品を統合することによって、回路基板を設計することができます。 集積回路 PCBは、コンパクトで効率的、かつ信頼性の高いソリューションを電子システムに提供します。PCB設計プロセスには、回路図の作成、部品の選択、フットプリントの設計、綿密な配線など、いくつかの重要なステップが含まれ、最適な信号の流れ、最小限の干渉、効率的な配電が保証されます。
220V、周波数50Hzを入力とし、DC12Vを出力するリニア電源のプロジェクトを考えてみよう。リニア電源には多くの種類があるが PCB設計ソフトウェア この記事では FS 技術紹介 イージーイーディーエー を例として、製品をデザインしてください。まず、FILE > NEW PROJECT > "LINEAR_POWER_SUPPLY "と進み、新しいプロジェクトを開きます。
ステップ1：コンポーネントの選択
回路基板の機能は、電子部品を所定の位置に確実に固定し、意図したとおりに機能するように、電子部品にサービスを提供し、サポートすることである。したがって、正式なレイアウトを進める前に、部品の選択を慎重に検討することが不可欠です。このステップは、回路全体の機能、性能、製造性を確保する上で重要な役割を果たします。この段階で注目すべきポイントをいくつか紹介しよう：
- 機能性： 回路に必要な機能を満たす部品を優先的に選択する。定格電圧、電流処理能力、周波数応答などの仕様を確認し、回路が意図する動作に合致していることを確認する。
- フットプリントとパッケージ： 部品のフットプリントとパッケージがPCBレイアウトと互換性があることを確認してください。使用可能な基板スペースに適合し、PCBAメーカーが指定する設計ルールに準拠していることを確認してください。
- 入手可能性と費用： 潜在的な生産の遅れを避けるために、市場で入手しやすい部品を選ぶ。望ましい品質レベルを維持しながら、予算の制約を満たすために部品のコストを考慮する。
電源に必要な部品をすべて配置する。そのために必要なもの
- 端子台は2つあり、1つは入力用、もう1つは出力用。
- 変圧器ブリッジ整流器
- 脈動する直流を平滑化する10Ufのコンデンサー
- インジケーターとしてのLED
- リニア電圧レギュレータ
- 7812でDC12Vの電圧を得る。
次に、必要なコンポーネントを1つずつ回路図シートに配置し、選択したコンポーネントに対応するフットプリントがライブラリにあることを確認します。コンポーネントのフットプリントがない場合は、そのコンポーネントのデータシートに記載されている寸法を参照してフットプリントを作成する必要があります。
回路図シートに部品を注意深く並べ、接続をきちんと整理する。部品間の接続が回路図に正確に表現されていることを確認してください。
すべての部品の配置と接続が完了したら、PCB設計の次のステップに進むことができます。
ステップ2：概略設計
すべてのコンポーネントを回路図シートに配置したら、次はワイヤーを使って接続します。これを行うには、ソフトウェアの配線ツールにアクセスします。ワイヤシンボルをクリックし、すべてのコンポーネントを適切なワイヤで接続します。
すべての部品を接続すると、回路はこのようになる。
回路を接地するために、コモン・ライブラリに行き、接地するためのGNDシンボルを入手する。すべての接地シンボルをワイヤで接続する。
回路の完全な回路図を以下に示す。次のステップに進む前に、ctrl+sを押してすべての変更を保存してください。
ステップ3：PCBレイアウト
回路図設計が完了したら、次は PCB レイアウトに変換します。これを行うには、ソフトウェアのツールバー上部にあるPCBシンボルをクリックします。
または、design>create a new PCB をクリックし、次のタブに進みます。
PCB シンボルをクリックした後、2 つの新しい PCB タブがソフトウェアで開きます。これらのタブは PCB レイアウトのデフォルト設定を表します。この時点で、"Apply" をクリックすることでデフォルト設定のまま進めるか、特定の要件に応じて設定をカスタマイズするオプションがあります。
設定をカスタマイズすることで、ボードサイズ、レイヤースタックアップ、トレース幅と間隔、ビアスタイル、その他のデザインルールなどのパラメータを定義できます。
PCB回路のレイアウトを始めるには、まず基板上に部品を配置することから始めます。信号の流れを考慮し、トレースの長さを最小限に抑えながら、部品を論理的に整理します。ドラッグ＆ドロップで部品を配置し、基板上の所定の位置に固定します。
ステップ4：ルーティング
デフォルトでは2層PCBを選択するので、右上の青をクリックして一番下の層から始めます。
コンポーネント間の接続のルーティングを開始する。これには、電気的接続を確立するためのトレースを描くことが含まれる。
信号の干渉やノイズを減らすため、トレースはできるだけ短くしてください。過熱を避けるため、異なる電流に対して適切なトレース幅を使用する。
オンライン計算機を使ってトレース幅を測定することもできます。
PCBの厚みと回路から流したい電流の見積もりを伝えると、トレースの厚みを教えてくれる。通常、信号用トレースには1mmのトレースを使用し、電力用トレースには電流値に応じてトレース幅を広げます。
部品をワイヤーで接続し、プリント基板の下面を選択する。
下の層から配線をカバーし終えたら、上の層に向かって赤で部品を接続し、配線を完了する。
配線が完了したら、上記のリンクで線路の幅を計算し、パワーワイヤーの太さを増やす。
そのために、幅を広げたいワイヤーをクリックする。右側に表が表示されます。ここでは、幅のブロックが0.254mmから必要な幅に変更されているのがわかります。
ステップ5：グランドプレーンと電源プレーン
必要に応じて、グラウンドプレーンとパワープレーンを追加する。これらのプレーンは、より良い接地と電力分配に役立ち、ノイズを低減し、安定性を提供します。
部品のグランドピンをグランドプレーンに接続し、電源接続も同様に行う。
このプロジェクトでは、PCBの最下層を研磨します。銅の部分をクリックしてください。
そしてすべてのGNDを接続する。こうすることで、最下層をグランドと接続し、シグナルインテグリティを高めることができる。
ネットとしてGNDを選択し、OKをクリックする。その後、マウスカーソルで線が表示されます。線が紫色になっているボードの端をすべて選択し、キーボードからEscを押します。これで基板の最下層が接地されました。
ステップ6：デザインの検証
すべての接続が正しく、回路図通りであることを確認するために、PCBレイアウト設計を徹底的に見直します。Design Rule Check (DRC) を再度実行し、残りのエラーを検出します。DRC エラーチェックは、デザインをクリックし、CHECK DRC をクリックします。
左側の表に、DRCルールのエラーがあれば、それを見つけることができる。この場合、DRCエラーはゼロである。もしエラーがあれば、先に進む前に解決する必要がある。
ステップ7：ガーバーファイルのエクスポート
回路基板の設計とレイアウトが完了したら、ガーバーファイルを生成します。これらのファイルはPCB製造の業界標準です。PCBAメーカーに、以下の要件について確認してください。 ガーバーファイル.ガーバーファイルを生成するには、ファブリケーション>PCBファブリケーションファイル（ガーバー）をクリックします。
クリックすると、もう一度DRCエラーをチェックするよう求められます。YESをクリックし、DRCをチェックする。
そしてガーバーファイルを生成します。ファイルは自動的にzip形式でダウンロードされます。
ステップ8：PCB製造
ステップ9：PCB組み立て
ステップ10：-テスト
製造されたPCBAを受け取ったら、徹底的な機能テストを行い、すべてが意図したとおりに動作することを確認します。
PCB設計は練習によって上達するスキルであることを忘れないでください。忍耐強く、経験豊富な設計者やオンライン・リソースに指導を求めることをためらわないでください。
よく設計されたPCBは、回路の効率を向上させるだけでなく、電磁干渉を低減し、シグナルインテグリティを確保し、将来のメンテナンスやアップグレードを容易にします。したがって、エレクトロニクス・エンジニアは、これらの設計原理とテクニックをマスターする必要があります。技術が進歩し続けるにつれ、PCB設計も進歩し、より複雑で効率的な電子システムを作るための新たな可能性が広がっています。
信頼できる有能な人材を選ぶ FS は、高品質のプリント基板品質を実現するのに役立ちます！
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