信号の干渉や 熱の散布が悪くて PCBのレイアウトが 混乱しているから?簡単にあらゆる種類のレイアウトの課題を処理することができます今日 9つの超実用的なハイブリッドPCBレイアウト方法を 構成要素の配置から 底層のシールドまでまとめました初心者が早く始められるように!

I. 部品の配置: 部品を正しく配置し,回避を避けるために"ルール"に従ってください

誤ったコンポーネント配置は,すべての後続のルーティングを無用にするでしょう! 構成要素を配置するときに,あなたはスケーマの信号経路に従うだけでなく,足るスペースを残す必要があります5つの原則を覚えておく必要があります:

• 電源は,安定した電源を確保するために,分離設計で,コンパクトなクラスタで配置されるべきです.
• 離接コンデンサは,電流回路を短くし,ノイズを減らすため,部品の近くに置くべきである.
• コンネクタは,コアエリアを占めずに外部のデバイスを簡単に接続するために,ボードの端に直接配置する必要があります.
• 高周波コンポーネントは,信号の破損を避けるために,スケーマの流れに厳密に準拠して配置する必要があります.
• プロセッサ,クロックジェネレーター,大型ストレージデバイス,その他の"コアコンポーネント"は,周りの回路に簡単に接続するために,ボードの中心に配置する必要があります.

II アナログ+デジタルモジュール:分離したレイアウト,干渉なし
アナログ と デジタル の 信号 は しばしば 異なっ て い ます.共有 する 領域 は 簡単に 互い に 干渉 を 引き起こし,回路 の 性能 が 低下 する こと が でき ます.正しい アプローチ は,両方 を 完全に 分離 する こと です.重要なポイントはここにあります:

• 精密コンポーネント (増幅器や基準電圧源など) をアナログ平面に配置し,デジタル平面を論理制御,タイミングブロック,その他の"高騒音コンポーネント"に専用する.
• ADC (アナログ・デジタル変換機) とDAC (デジタル・アナログ変換機) は混合信号を処理するので,アナログコンポーネントとして扱うのがより信頼性がある.
• 高電流 ADC/DAC 設計には,別々のアナログとデジタル電源 (デジタル部分に接続されたDVDD,アナログ部分に接続されたAVCC) が必須である.
• マイクロプロセッサ と マイクロコントローラ は 相当 な 熱 を 発生 し て い ます.それゆえ,電路 板 の 中央 に 位置 し,接続 さ れ た 回路 ブロック に 近く に 位置 する なら,より 効率 的 な 熱 散布 が 起き ます.

III. 経路: 最短かつ最直線な道をとり,これらの罠を避ける

部品が組み込まれると,ルーティングは"信号チャンネルを構築すること"です. よりスムーズな信号伝送のために,これらの8つの原則を覚えてください:

• 信号経路が短く直ぐくなるほど 遅延や干渉を軽減する
• 高速信号層の隣に地面平面を設置し,正常な信号返信を確保しなければならない.
• 高速回路は,シグナル路図に従って厳格に路由され,任意に変更することはできません.
• 短,直線,広い電源の軌跡を使用し,誘導性を減らす.
• 余分な干渉を避けるため,痕跡やバイアスを"アンテナ形"に変形させないこと.
• デジタルとアナログ回路の軌跡を隔離し,交差したり重複したりしないようにする.
• デジタル・アナログ・ゾーンをつなぐ接地線に特別注意を払う.
• プロセス全体で不必要な回路や経路を避け,信号損失を減らす一方で経路を簡素化します.

IV.電源モジュール:近接電源 + 隔離設計 安定性が鍵

電源 は 回路 の "心" で あり,不当 の 配置 に よっ て 全体 的 な 障害 が 容易 に 起こり ます.

• 電力供給モジュールは,騒音の拡散を防ぐために,他の回路から隔離されながら,電源構成要素に近い状態でなければならない.
• 複数の電源ピンを搭載した複雑な装置では,アナログとデジタルの両方の部分に専用の電源モジュールを使用し,アナログ信号に対するデジタルノイズ干渉を完全に排除する.
• 電源線は"短く直ぐで広い"という原則に従って 感電力と電流の制限を減らして より安定した電源供給を 実現すべきです

装置の性能を最大化するために低騒音環境を作成する

離縁の核は"電源ノイズフィルタリング"である.電源拒絶比 (PSRR) はデバイスのパフォーマンスを直接決定する.これらの5つの実践的な方法は不可欠である:

• 低誘導性セラミックコンデンサーは高周波ノイズをフィルターし,電解コンデンサーは低周波ノイズをフィルターする"電荷貯蔵庫"として機能します.隔離を強化するためにフェライトのビーズを選択することができます;
• ** 装置の電源ピンの近くに分離コンデンサを配置し,連続誘導性を減らすため,短い痕跡またはバイアスを使用して低阻抗の地面平面に接続する.
• **複数の出力が同時に切り替わると装置の不安定性を防ぐために,小さなコンデンサを電源ピン (0.01μF-0.1μF) の隣に置く.
• **電解電容器 (10μF〜100μF) を電源ピンの距離から1インチ以上離さない.距離が大きすぎるとフィルタリング性能に影響する.
• **分離コンデンサは,デバイスのGNDピンの隣のT形で地面平面に接続することができ,追加の配線なしでプロセスを簡素化します.

VI.PCB層化:前もって層を計画し,帰還経路を最適化する

ルーティングの前にレイヤリングスキームを決定する.そうでなければ,信号帰路に影響を与える.異なるレイヤ番号は異なる設計考慮を必要とする:

• 高性能データ収集システムは4層以上のPCBを優先すべきで,2層のボードは単純な回路に適しています.
• 典型的な4層のボードレイアウト:上層 (デジタル/アナログ信号),第二層 (基礎層,IR電圧低下を軽減し信号を保護),第三層 (電源層),下層 (補助信号);
• 電力層と地下層は,高周波分離を達成するために,層間容量を活用して,密接に隣接しなければならない.
• 多層ボードでは 盲目バイアスや埋もれたバイアスを用いて 層を接続し 表面の痕跡空間を削減し レイアウトをきれいにします

誤り を 減らす ため に 正しい 銅 の 厚さ を 選ぶ
銅 の 痕跡 は,回路 の 相互 接続 や 地面 平面 の 中核 です.過度の 抵抗 は,信号 の 誤り に 導い て しまう こと が あり ます.以下 の 点 を 覚えて ください.

• 標準PCBは1オンス銅を使用し,高性能セクションは2オンスまたは3オンス銅を使用する (銅の抵抗力は25°Cで1.724 × 10−6 Ω/cmである).
• 1オンスの銅ホイール厚さは約0.036mmで,抵抗は0.48mΩ/cm2である.例えば,0.25mmの幅の痕跡は,抵抗は約19mΩ/cmである.
• 低阻力精密回路 (例えば16ビットADC) では,追加のエラーを導入しないように,銅の痕跡抵抗に注意してください.痕跡を広げたり,必要に応じて銅の厚さを増やす.

VIII 接地設計: 2 つのオプション,ニーズに応じて選択

干渉を抑制するために,アースリングは極めて重要です.正しいオプションを選択することは,異なるシステムにとって重要です. 2つの主要な方法が詳細に説明されています:

1. 単一の地面層 (低デジタル電流ADC/DACシステムに推奨)

• 単一の固体地層を使用すると,帰電が最小抵抗の経路をたどり,混合信号干渉を回避できます.
• 低周波の回帰電流は装置の地面参照線に沿って流れ,高周波の回帰電流は信号経路に沿って流れ,ループの干渉を減らす.

2独立アナロググラウンド + デジタルグラウンド (複雑な高電流システムに推奨)

• グラウンド層をアナロググラウンドとデジタルグラウンドに分割し",スターグラウンド" (交差点はスターグラウンド) によって接続し,両者の一貫した参照レベルを確保する.
• 混合信号装置のAGNDピンはアナログの地面に接続され,DGNDピンはデジタルの地面に接続され,高騒音のデジタル電流を隔離する.
• 多層PCBは,AGNDとDGND平面の完全な隔離を確保し,重複は許されない.

Ⅸ電気磁気干渉遮断: 外部の干渉を排除するためにファラデーケージを作成します

内部の干渉を処理した後 外部の電磁干渉 (EMI) に対して保護することが重要です部品の故障が発生する可能性があります.遮蔽方法はいくつか

• "ファラデーケージ"を作るために十分な金属遮蔽を使用し,6つの側面から電路を完全にカバーし,最適な遮蔽のために地面平面に接続します.
• 遮蔽設計では,熱消耗要件と予備信号入力/出力チャネルを考慮しなければならない.遮蔽は通常の回路操作を妨げるべきではない.
• 高周波,高干渉環境では,シールド層は"シールドギャップ"を避けるため,シームレスな接続を確保しなければならない.

この9つのハイブリッドPCBレイアウトテクニックをマスターします. 初期段階でも経験豊富なPCB最適化者でも,様々なレイアウト課題を簡単に処理できます.直接回路の安定性と性能を倍増させる!