CIRCUIT & PCB DESIGN
設計の疑問を、
次の一手へ。
回路と基板の設計で迷ったときに。考え方を読み、数値を試し、設計判断を進めるためのガイドと計算機。

START WITH A TASK
いま、何を設計していますか?
DEVICE DESIGN EXAMPLES
機器を一つ、設計してみる
要求・回路候補・電源と熱・試験・発売時の確認まで。未試作の設計例をたどります。
2台のWi-Fi音声機を設計する:PTT、音声遅延、電池から国内販売の確認まで
「押している間だけ相手へ話す」2台組の携帯音声機を、要求から部品候補、パケット、電源、試作検証、日本での販売判断まで通して考えます。これは未製作の参照設計です。回路図・基板・ファームウェア・筐体の完成品でも、測定済み製品や適合確認済み製品でもありません。
設計例を読む →USB温湿度ロガーを設計する:誤差・自己発熱・電源断から発売判定まで
小さな測定器でも、センサをつなぐだけでは製品になりません。室内向けUSBロガーを題材に、要求と判断の根拠、未検証の項目を一つの設計記録にまとめます。
設計例を読む →12V温度制御ファンを設計する:風量・電源・故障処理から販売前の確認まで
電子機器の筐体を換気する、小型の温度制御ファンを題材にします。要求仕様、候補部品、計算、制御、筐体、国内販売の確認事項を一つの製品案としてつなぎます。本例は未製作・未試験の参考設計です。以下の合格基準は提案仕様であり、実測結果や適合証明ではありません。
設計例を読む →PRACTICAL GUIDES
設計の流れをたどる
5Vから3.3V・150mAを作る:電力収支と熱からLDO・降圧を選ぶ
電流定格が足りていても、その電源が基板で使えるとは限りません。5V入力から3.3V・150mAを作る仮想の小型基板を題材に、負荷の積み上げから方式の選択、試作で確かめる条件までを一枚の設計メモにします。
↗0〜12Vを3.3V ADCで読む:分圧比・誤差・取得時間を順に決める
分圧比が合うだけでは、ADCの入力回路は完成しません。0〜12Vのゆっくり変わる信号を3.3V系のADCで読む例で、上限電圧、静的な誤差、サンプリング時の応答を別々に確認します。
↗基板を発注する前に:電源・遅延・製造データを数値でつなぐレビュー票
DRCが通ったあとも、要求と製造データの間には確認することが残ります。仮想の基板を題材に、電源の往復経路と遅延差を計算し、その条件を製造先へ渡すところまでをレビュー票にまとめます。
↗QUICK CALCULATIONS
計算機から始める
値を入力して、すぐに結果を確認できます。
基板設計の計算機
TOOL ブラウザで動く回路シミュレータ — 回路を組んで波形を見る CircuitJS1 と、IBISモデルの波形シミュレータをそのまま使えます。
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比誘電率から基板上での伝搬速度
基板材料の比誘電率(εr)から、信号の伝搬遅延[ps/mm]とその逆数[mm/ps]を計算します。DDRやPCIeなどの等長配線やタイミング設計の基礎値に。
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パターン抵抗・発熱・インダクタンス・寄生容量
PCBパターンの幅・長さ・銅箔厚から、抵抗・インダクタンス・消費電力(発熱)・寄生容量を計算します。電源ラインの電圧降下や大電流パターンの確認に。
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ビア・スルーホール関連
PCBビア(スルーホール)の寄生インダクタンス・寄生容量を計算。高速信号のリターンパス設計やデカップリング検討に。
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表皮効果
周波数から表皮効果(スキンエフェクト)の表皮深さを計算します。銅箔の厚みと比べて、高周波で導体のどこまで電流が流れるかを確認できます。
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特性インピーダンス 表層(マイクロストリップ線路)
マイクロストリップ線路の特性インピーダンスを計算。シングルエンドと差動インピーダンスの両方に対応し、基板の層構成から線幅を決められます。
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集中定数 分布定数
周波数から集中定数と分布定数の境界となる限界配線長を、配線長から限界周波数を計算します。終端抵抗が必要かどうかの判断に使えます。
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遅延時間を距離に変換
遅延時間[ps]に相当する基板パターンの長さを、表層と内層で計算します。タイミング違反を蛇行配線で埋めるときや、等長配線・スキュー調整の長さ合わせに。
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プリント基板の重さ
プリント基板の縦横サイズ・層数・銅箔厚・基材の比重から、基材と銅箔の重さを計算します。重量バジェットや輸送重量の見積もりに。
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パターン長を遅延時間に変換
プリント基板のパターン長から、表層と内層それぞれの信号の伝搬遅延時間を計算します。等長配線のレビューやタイミング設計に。
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配線容量の計算
PCB内層配線(ストリップライン)の寄生容量をpFで計算します。上下の基準面までの距離を別々に入れられ、フィードバック分圧点や水晶発振子まわりの確認に。