PCB回路図の設計方法：ステップバイステップガイド

PCB回路図とは何か？なぜ重要なのか？

A プリント基板の設計 PCB回路図から始まります。このPCB回路図レイアウトは、電子回路をグラフとして視覚的に表現したもので、部品を表す記号と、それらの電気的接続を示す線が用いられています。通常、PCB回路図は物理的な基板レイアウトの前に作成されます。基板回路図が意図した設計とプロジェクトの仕様と一致していることが確認されると、PCBレイアウトと製造作業に進むことができます。PCB回路図により、エンジニアは様々な部品がどのように相互接続され、それぞれの機能がどのように機能するのかを理解することができます。この知識は、プリント基板の修理や再製作を行う際に不可欠です。以下のガイドでは、PCB基板の回路図設計のプロセスを段階的に説明します。それでは読み進めてください。

PCB 回路図を設計するには?

ステップ1: ページサイズを設定する

ページサイズを選択する際には、回路図のサイズと複雑さを早期に評価してください。標準的なA4サイズよりも大きいA3やA2サイズのシートでは、数百個の部品を複雑な複数ページ階層にまたがる大規模な回路図を設計できます。単純な回路であれば、コンパクトなA5またはA6ページで十分かもしれません。

ステップ2: ページに名前を付ける

ナビゲーションのために、表紙にページ名とページ番号を記載します。「電源」、「マイクロコントローラ構成」、「センサーインターフェース」など、基本的な機能に基づいた名前を付けることで、直感的に分かりやすいグループ分けを実現します。あるいは、「入力」、「処理」、「出力」など、データフローの各段階ごとに分類することも可能です。標準的な英数字の順序に従い、ページ番号の間隔が広くならないように注意してください。

ステップ3: グリッドガイドラインの確立

設計者にとってすぐに要求されるものではありませんが、グリッドの設定はツールにとって必須の参照情報となります。グリッドは、コンポーネントとその接続を正確に参照するのに役立ちます。回路要素がグリッドに沿って配置され、検査中にシームレスなネットワークプロービングが可能になります。

ステップ4: ページタイトルバー

回路図ページの下部にあるフッターには、ページ寸法、基板定格、改訂履歴、回路名／機能、著作権マークなど、包括的な詳細情報が記載されています。

ステップ5: 補足メモを追加する

設計者は、回路図に関する重要な注釈を文書化する役割を担っています。これらの注釈は、別の文書に作成することも、回路図と同列にページを分けて作成することもできます。特に複雑な設計の場合、ジャンパー線の状態やPCBレイアウトの制約といった詳細な注釈は、別のページにまとめられることがよくあります。

ステップ6: 変更履歴を追跡する
改訂履歴の追跡には、設計に加えられた変更を記録することが含まれます。変更日、変更内容の説明、貢献者とレビュー担当者の氏名、レビューコメントなどが含まれます。このログは通常、回路図レイアウトのメインページまたは最終ページに配置されます。

ステップ7: 回路図ドキュメントディレクトリ
ディレクトリは、回路図ドキュメント内のトピックのカタログとして機能します。設計者が複雑な設計内で特定のモジュールを見つける際に非常に役立ちます。小規模でシンプルな設計の場合、この手順は不要と判断された場合は省略できます。

ステップ8: ブロック図を描く

プロセッサ、メモリユニット、周辺機器、外部インターフェース、その他の主要サブシステムといった主要モジュールを網羅したブロック図を作成します。重要な接続とデータフローをブロック抽象レベルで示します。

ステップ9: 階層化された回路図の設計

の場合 PCBスタックアップ 複数のモジュールが複雑に絡み合うため、階層化された回路図構造を採用することが最も効果的です。この階層的な表示は、モジュール間の信号の流れを視覚的に示します。モジュールをクリックすると、その詳細が表示されます。

ステップ10: コンポーネント参照
この参照表には、回路図で使用される標準的な電子部品の指定参照インジケータが示されています。インジケータは IEEE 基準では、特定のコンポーネントの命名には大文字を使用することを強調しています。

さらに読む- 回路基板コンポーネント：総合ガイド

ステップ11: シンボリック生成
回路図には、能動素子、受動素子、コネクタといった様々な要素が含まれ、トランジスタ、ダイオード、ロジックゲート、プロセッサIC、FPGA、オペアンプといった部品が組み込まれています。コンデンサ、インダクタ、トランスといった受動素子も含まれます。標準ライブラリに含まれていない限り、新しい部品を作成することは推奨されませんが、シンボル作成においてはIEEE標準に準拠することが不可欠です。

ステップ12: オペアンプの構成

シンボルを作成する際には、特にオペアンプにおいてはIEEE規格に準拠することが不可欠です。設計者は描画プロセスを簡素化するために、入力ピンを左側、出力ピンを右側に配置し、電源ピンとグランドピンを垂直に配置するといった標準的な構成に従うことがよくあります。シンボルの向きや接続を変更する際には、メーカーのデータシートとの整合性を確保することが不可欠です。

ステップ13: 異種回路図表記
PGAF、メモリ ユニット、マイクロプロセッサなどのコンポーネントは、複数のピン (データ、入力/出力、アドレス、制御、電源ライン) を特徴としており、明確さを維持するために、単一パッケージ内の各サブコンポーネントに個別の表記が必要です。

ステップ14: ネットワーク接続
回路図の理解を容易にするには、配線が電気的接続を共有する交差点を適切にマークします。回路図を簡素化するには、集積回路（IC）の共通シンボルを記載し、過度にネットワークを描くのではなく、デバイス名が一致するピン間の接続を整理して強調することで、読みやすさが向上します。

ステップ15: 戦略的なコンポーネント配置

回路図内の要素を慎重に配置することは、その後の部品表と IC パッケージの作成に大きな影響を与えます。

ステップ16: 設計ルールのチェック
CAD 内で設計ルール チェック (DRC) を利用すると、設計の論理的および物理的な整合性が確保され、計画中に有効な設計ルールへの準拠が評価されます。

ステップ17: ネットテーブルの検証
回路図設計が完了した後、レイアウトをインポートするにはネットリストを生成することが不可欠です。このプロセスでは、電気的な接続を示す、機械可読形式（.mnl）および人間が判読可能な形式（.txt）のファイルが生成されます。設計エラーを防ぐため、ネットワークの手動検証をお勧めします。

ステップ18：請求書 of material
最新のCADツールには、設計者が部品の作成時またはインポート時に必要なすべてのデータを入力することでBOMを作成する機能が備わっています。BOMには、製造部品番号（MPN）、パッケージの詳細、サプライヤー名、サプライヤー部品番号など、正確なドキュメント作成に不可欠な重要な情報が含まれています。

ステップ19: 回路図リスト
見落とされがちですが、論理的な回路図リストは過去の設計経験に基づいた重要な整理ツールとして機能します。チェックリストは図のエラーを最小限に抑え、エラーのない回路図を作成し、レイアウト設計者の作業を円滑にします。

まとめ：

このガイドは、回路図作成の包括的な概要を提供します。回路図作成の初心者から上級者まで、この包括的なガイドは、構想から完成までのすべての段階を通して、高品質で効果的なプリント回路図を作成するための貴重な参考資料となることを目指しています。 お問い合わせ 他にご質問がございましたら。