高周波PCB技術 - どのように2層プリント基板パターン​を設計するか

プリント基板パターンはプリント配線板とも呼ばれ、重要な電子部品で、電子部品の支持体で、電子部品の電気的接続の支持体です。電子印刷法を用いて作られたため、「印刷」回路基板と呼ばれています。

2層pcb板、つまり2層プリント基板パターンという回路板の両面に配線があるが、上面のパターンを使うには、両面間に適切な回路接続が必要です。この回路間の「橋梁」をガイドホールと呼びます。ガイド孔はpcbに金属を充填またはコーティングした小さな孔で、両面のワイヤに接続することができます。PROTELで両面pcb板を描く場合、Top　Layerに導線接続部品を描くのは、最上階のパネルです。Bottom　Layerを選択し、下地に配線接続部品を引くと、下地にパネルを描きます。以上は2層pcbを描くことで、1枚のpcb板の最上階と底に導線を引くことを意味します。2枚のパネルは、1枚のパネルに配線が交錯する難点（穴を通して他の面に導通することができる）を解決します。つまり、表裏両面に配線があり、部品は表裏に溶接することができ、裏面に溶接することができ、それは1枚のパネルより複雑な回路に使用するのに適しています。

2層pcbボード-設計と配線の原則

二重板のアース線は、プリント板の片面に多くの平行アース線を張り、もう一方の面は抄板の垂直アース線で、そしてそれらが交差する場所に金属化ビアで接続する（ビア抵抗が小さい）ようにゲート状の囲い枠で形成するように設計されています。

各ICチップの近傍に地線を設置すべきことを考慮するために、1〜115 cmごとに地線を配置することが多く、このような密集した地線は信号ループの面積をより小さくし、放射線の低減に有利です。この地絡設計方法は信号線を配置する前に、そうしないと実現が難しいです。

図　プリント基板パターン

2層pcb板信号線配線原則

二重板は部品の合理的な配置が確定した後、まず地絡板の電源線を設計し、それから重要線--敏感線、高周波線を配置し、後に一般線--低周波線を配置します。キーリードには独立した電源があり、アース回路があり、リード線が非常に短いため、キーラインの端に信号線に接地線を張って、動作回路を形成することがあります。

4層板の上面、底面の配線原則は2層板の信号線と同じで、重要な結晶、結晶振動回路、クロック回路、CPUなどの信号線を先に配置することでもあり、必ず環流面積ができるだけ小さいという原則を守らなければなりません。

プリント基板IC回路の動作時には、前述のループ面積について何度も言及したが、実際の出所は差動モード放射の概念にあります。例えば、差動モード放射の定義：回路動作電流が信号ループに流れ、この信号ループは電磁放射を発生し、この電流は差動モードであるため、信号ループに発生する放射は差動モード放射と呼ばれ、その放射電界強度の計算式：E1=K1・f2・I・A/γ

式中：E1--差動モード抄板プリント基板の回路空間γにおける放射電界強度は差動モード放射公式から見て、その放射電界強度は動作周波数f 環流面積A、動作電流Iに比例して、例えば動作周波数fが確定した後、環流面積の大きさは私たちの設計の中で直接制御可能な重要な要素で、同時に環流動作速度、電流は信頼性を満足すれば、大きいほど良いわけではなく、信号の上飛び下りエッジが狭いほど、その高調波成分は大きくなり、広いほど、電磁放射は高くなり、電力が大きいほどその電流は必然的に大きくなる（上記で指摘した）、これは私たちが望んでいません。

以下に、いくつかの論理回路が放射B級基準の許容範囲を満たすことができる環流面積基準値を提供します。回路のスイッチング速度が速いほど許容面積が小さくなることがわかります。

重要なケーブルは、可能であれば周囲をアースで囲むことができます。また、PCB抄板の配線が完了すると、すべての空隙をアース線でカバーすることができますが、これらのカバーアース線はすべて大地層低インピーダンスの結合体と短絡しなければならないことに注意しなければなりません（注意：空隙要求のある満たすべき条件、例えば沿電距離など）。

2層pcbボード-配線技術

自動ルータを使用してプリント基板パターンを設計するのは魅力的です。ほとんどの場合、自動パターンによる純デジタルの回路（特に低周波信号で低密度の回路）の動作に問題はありません。しかし、配線ソフトウェアが提供する自動配線ツールを使用してアナログ、ハイブリッド信号、または高速回路のパターンを試みた場合、いくつかの問題が発生する可能性があり、非常に深刻な回路性能の問題を引き起こす可能性があります。[1]プリント基板パターンについては考慮すべき事項が多いが、困った問題は接地方式です。接地経路が上層から開始された場合、各装置の接地はその層上の引張り線を介して接地線に接続されます。下層の各装置は、回路基板の右側の貫通孔が上層に接続されて接地回路が形成されています。使用者がパターン方式をチェックする際に見る即時赤色フラグは、複数の接地回路が存在することを示しています。また、下層の接地回路は水平に配置されている。デジタルスイッチングδi／δtがアナログ回路に与える影響を低減することができます。ただし、この2枚の2重板は回路基板の下層に接地面があることに注意してください。このように設計されているのは、エンジニアがトラブルシューティングを行う際にパターンを迅速に見ることができるようにするためで、この方法は装置メーカーのモデルと評価ボードによく登場します。しかし、より典型的な方法は、電磁乾燥（emi）を低減するために、回路基板の上層に接地面を敷くことです。

2層pcbボード-設計操作手順

1、準備回路の原理図

2、pcbファイルを新規作成し、部品パッケージライブラリにロードする

3、回路基板を計画する

4、ネットワークテーブルとコンポーネントを読み込む

5、部品の自動配置

6、レイアウト調整

7、ネットワーク密度分析

8、配線規則設定

9、自動配線

10、手動で配線を調整する

2層pcbボード-PCB設計経験（組み込みハードウェア経験）

1.clearanceピッチ一般10 mil、高密度配線なら少なくても5 mil。

2.溶接ホルダから出てきた線は、少なくとも10 mil以上出てから向きを変え、斜めに出てはならず、鋭角が生じ、見栄えがしない。

3.主電源線（電流が比較的大きい）のビア用二重穴並列方式により、1つのビア失効回路が動作しないことを防止する。

4.電源入口容量は100 uf及び104セラミックスの方式を採用して、出口容量容量は十分に回路要求を満たす必要がある（大電流時に電圧を瞬間的に引き下げることはない）。オフダイオードは電源チップの出力ピンに近いほど良い。

5.電源部分の抵抗容量は電力を計算し、パッケージは電力要求を満たす必要がある。

6.異なる層に無線周波数を交差させ、干渉を低減することができる複数の無線周波数回路。

7.リード線の位置に注意し、原理図を満たすには、信号が同じではなく任意の位置から引き出すことができる。

8.同じ特性の信号線配線時の信号特性は同じにし、引き廻し距離はできるだけ同じ長さにし、ビア数は同じにする。

9.一部の電源のデカップリング容量フィルタ容量をピンに乗って裏面に置くことができ、省スペースで配線距離も短縮できる。

10.配線は経緯配線を採用し、上下層の配線がはっきりしており、ビアリングを減少させ、干渉を減少させることもできる。

11.原理図を描く際には、電源チップの定格電流定格電力を厳格に計算し、実際の負荷要件を満たすようにしなければならない。

12.配線する際には、直挿素子を周囲に置き、配線領域に置かないようにしてください。これにより、挿通が発生し、経緯走査線に影響を与えます。溶接時に配線の溶接層を引き裂く可能性があるため、チューブ脚を溶接する際に接着が発生する可能性があるため、挿通を防止する。

13.ネットワークチップ下の銅の敷設禁止。

14.過剰な振動は性能に影響を与えるので、溶接時の結晶振動は厳密に落下する。

15.プリント基板パターンの四隅を丸くして傷を防ぐ。