PCB のヒントとコツ

あなたの視点、作業スタイル、およびこれまでの経験によっては、プロジェクトのカスタム PCB は開発プロセスの開始時にすぐに注文する必要があると考えるかもしれません。 アイデアを思いつき、回路図を描き、基板をレイアウトし、注文して（または自分でエッチングして）組み立てます。 PCB が完璧であっても、まったく別のレベルの問題を見落としていることがよくあります。 次に、もう 1 つ注文し、続いて 3 つ目、さらには 4 つ目を注文する必要があります。 反復のたびにプロジェクトの予算が少しずつ消費され、期限が迫ってきます。 これを避けるために、私は通常、最初の PCB へのコミットをできるだけ長く延期します。

回路自体を何らかの方法でチェックしてテストする必要があります。 最初のテスト設定がどれほどネズミの巣のように見えても、すべてが正常に機能しているかどうかについて重要な洞察が得られます。 多くの場合、標準のプロトタイピング プラグ ボードに配線されたコンポーネントがここで機能します。 あるいは、ストリップボードを使用することもできますが、私はブリキの蓋の上に構築された「ハリネズミ」構造を好む場合があります（図1 ）。 これにより、適切なグランドプレーンが得られ、はんだ付け接続により、不安定なコネクタ接触による断続的な障害が発生することはありません。 すべてが最適に動作するまで、コンポーネントの値を簡単に変更できます。 回路が不安定であることが判明した場合は、信号経路に沿った点でデカップリング コンデンサと小さな値のコンデンサをグランドに供給する最適な場所を見つけ出すことができます。

マイクロコントローラーベースのプロジェクトに取り組む場合、通常は既製の開発ボードから始めます。 この場合、外部コンポーネントを接続して全体の機能を仮テストし、ファームウェアを開発することができます。 多くの場合、干渉耐性のための予防措置を含める必要があるかどうかを確認するのは簡単です。 EMC の問題は、ラジオで聞こえる干渉信号を生成することで明らかになります。 回路が近くの干渉源に対してひどく反応していることにすでに気づいているかもしれません。 これは、基板レイアウトで干渉耐性に特別な注意が必要であることを示しています。多くの場合、完成した基板サイズと、コンポーネントとコントロールの配置可能性をよりよく把握するために、ブレッドボード上にコンポーネントを配線します。電源と信号用のソケットもあります。 これは便利なプロトタイプになります (図2 ）。 クライアントはこれを使用して初期テストを実行し、簡単にテストできる変更を提案することもできます。 回路が完成したら、PCB に注目することができます。 これまでは回路の構築におそらく有線コンポーネントが使用されていましたが、最終的な PCB には SMD が使用される可能性が高くなります。 グランドプレーンがないため、ブレッドボードのレイアウトはおそらく EMC 的に最適化されていませんが、まだ改善の必要があることがわかりました。

おそらく、スケッチの形で回路図をすでに持っているでしょう。 ただし、すべての PCB 設計ソフトウェア ツールでは、最初に回路図を入力する必要があります。 各コンポーネントは非常に正確に指定する必要があります。 「抵抗 10 kΩ」では不十分です。たとえば、サイズ 0805 の SMD 抵抗など、パッケージの詳細を指定する必要があります。類似したコンポーネントが多数あるため、適切なコンポーネントを選択するのは非常に時間がかかることがよくあります。 これは、特にコネクタ、スイッチ、ポテンショメータなどに当てはまります。 また、選択したコンポーネントが実際に利用可能であることを判断し、PCB レイアウト上のそのアウトラインが正しいことを確認することも必要です。 美しく新品の PCB の穴の間隔が間違っていて、USB ソケットがボードに適合しないことに気づくととてもイライラします。 コンポーネントを選択するときは十分に注意してください。SMD 抵抗とコンデンサを扱っているときに気づいたのは、画面上では非常に大きくて扱いやすいように見えるため、実際のサイズを誤って判断しやすいということです。 これは、ボードに手動でデータを設定する場合に問題になる可能性があります。 少なくとも手ではんだ付けする場合、最小のコンポーネントには問題が発生します。 現実性を簡単にチェックするために、机上に部品の例をいくつか用意しておく必要があります。 個人的には、0805 のアウトラインがはんだ付けしやすいと思います。 スペースを節約するために 0402 サイズのコンポーネントを使用して設計されたプロジェクトを覚えています。 プロトタイプを構築するためにコンポーネントをはんだ付けするのは非常に難しいことが判明しましたが、PCB が組み立てられた状態で納品されれば、この状況はもちろん回避できます。すべてのコンポーネントを選択したら、すべての接続を含む回路図を描くことができます。 ちなみに、後で回路基板を描くときにエラーが発生した場合は、必ず回路図に戻って最初に変更を加える必要があります。 基板レイアウト ソフトウェアは、PCB トラック レイアウトが回路図と一致することを常に保証します。