プリント回路基板（PCB）配線は、高速回路で重要な役割を果たしますが、多くの場合、回路設計プロセスの最後のステップの1つです。高速PCB配線には多くの問題があり、このトピックに関する多くの文献が書かれています。この記事では、主に実用的な観点から高速回路の配線について説明します。主な目的は、高速回路PCBレイアウトを設計する際に考慮する必要があるさまざまな問題に新規ユーザーが注意を払うのを支援することです。もう1つの目的は、しばらくPCB配線に触れていない顧客にレビュー資料を提供することです。レイアウトが限られているため、この記事はすべての問題について詳しく説明することはできませんが、回路のパフォーマンスの向上、設計時間の短縮、変更時間の節約に最大の影響を与える重要な部分について説明します。
ここでの主な焦点は、高速動作アンプに関連する回路にありますが、ここで説明する問題と方法は、一般に他のほとんどの高速アナログ回路で使用される配線に適用されます。動作アンプが非常に高い無線周波数（RF）周波数帯域で動作する場合、回路の性能はPCBレイアウトに大きく依存します。 「図面」で見栄えの良い高性能回路設計は、配線中の不注意の影響を受ける場合にのみ通常のパフォーマンスを得ることができます。配線プロセス全体の重要な詳細への事前検討と注意は、予想される回路のパフォーマンスを確保するのに役立ちます。
概略図
適切な回路図は良好な配線を保証することはできませんが、良好な配線は良好な回路図で始まります。概略図を描くときは慎重に考えてください。回路全体の信号流を考慮する必要があります。概略図に左から右への正常で安定した信号の流れがある場合、PCBに同じ良好な信号流があるはずです。回路図でできるだけ多くの有用な情報を提供します。サーキット設計エンジニアがそこにいないことがあるため、顧客はサーキットの問題の解決を支援するように頼みます。この作業に従事するデザイナー、技術者、エンジニアは、私たちを含めて非常に感謝しています。
通常の参照識別子、消費電力、エラーの許容度に加えて、概略図でどのような情報を提供する必要がありますか？通常の回路図を一流の回路図に変えるためのいくつかの提案を以下に示します。波形、シェルに関する機械的情報、印刷された線の長さ、空白の領域を追加します。どのコンポーネントをPCBに配置する必要があるかを示します。調整情報、コンポーネント値の範囲、熱散逸情報、インピーダンス印刷ライン、コメント、および簡単なサーキットのアクション説明…（およびその他）を提供します。
誰も信じないでください
自分で配線を設計していない場合は、十分な時間を確保して、配線担当者の設計を注意深く確認してください。この時点で、小さな予防は100倍の救済策の価値があります。配線の人があなたのアイデアを理解することを期待しないでください。あなたの意見とガイダンスは、配線設計プロセスの初期段階で最も重要です。提供できる情報が多いほど、配線プロセス全体に介入するほど、結果のPCBは良くなります。必要な配線進捗レポートに従って、配線設計エンジニアクイックチェックの暫定的な完了ポイントを設定します。この「クローズドループ」方法は、配線が迷ってしまうことを防ぎ、それにより再作業の可能性を最小限に抑えます。
配線エンジニアに指示する必要がある指示には、回路関数の短い説明、入力と出力位置を示すPCBの概略図、PCBの積み重ね情報（たとえば、ボードの厚さ、層の数、各信号層に関する詳細な情報と地上平面ファイストの消費量、地上信号、デジタル信号、RF信号）;各レイヤーに必要な信号。重要なコンポーネントの配置が必要です。バイパスコンポーネントの正確な位置。どの印刷ラインが重要ですか。インピーダンス印刷ラインを制御する必要がある行。長さを一致させる必要がある行。コンポーネントのサイズ。どの印刷ラインが互いに遠く（または近く）する必要があります。どの行が互いに遠く（または近く）する必要があるか。どのコンポーネントが互いに遠く（または近く）する必要があります。どのコンポーネントをPCBの上部に配置する必要があります。コンポーネントは以下に配置されています。他の人にはあまりにも多くの情報があると文句を言うことはありませんか？多すぎる？しないでください。
学習体験：約10年前、私は多層表面マウント回路基板を設計しました。ボードの両側にコンポーネントがあります。多くのネジを使用して、金メッキのアルミニウムシェルでボードを固定します（非常に厳格な防止インジケーターがあるため）。バイアスフィードスルーパスをボード内で提供するピン。このピンは、はんだ付けによってPCBに接続されています。これは非常に複雑なデバイスです。ボード上の一部のコンポーネントは、テスト設定（SAT）に使用されます。しかし、私はこれらのコンポーネントの場所を明確に定義しました。これらのコンポーネントがインストールされている場所を推測できますか？ちなみに、取締役会の下。製品エンジニアと技術者がデバイス全体を分解し、設定を完了した後にそれらを再組み立てしなければならなかったとき、彼らは非常に不幸に見えました。それ以来、私はこの間違いを再びしていません。
位置
PCBのように、場所がすべてです。 PCBに回路を置く場所、特定の回路コンポーネントを設置する場所、および他の隣接回路が何であるかが非常に重要です。
通常、入力、出力、電源の位置は事前に決められていますが、それらの間の回路は「独自の創造性を果たす」必要があります。これが、配線の詳細に注意を払うことで大きなリターンをもたらす理由です。キーコンポーネントの場所から始めて、特定の回路とPCB全体を検討します。主要なコンポーネントの位置と最初から信号パスを指定すると、設計が予想される作業目標を満たすことを保証するのに役立ちます。適切な設計を初めて取得すると、コストを削減し、開発サイクルを圧力と短縮できます。
パワーバイパス
ノイズを減らすためにアンプの電源側の電源をバイパスすることは、高速動作アンプまたは他の高速回路を含むPCB設計プロセスの非常に重要な側面です。高速動作アンプをバイパスするための2つの一般的な構成方法があります。
電源ターミナルの接地：この方法は、ほとんどの場合、複数の平行コンデンサを使用して動作アンプの電源ピンを直接接地します。一般的に言えば、2つの並列コンデンサは十分な並列コンデンサであるが、並列コンデンサを追加すると、いくつかの回路に利益をもたらす可能性があります。
コンデンサの異なる容量値との並列接続は、広い周波数帯域で電源ピンに低い交互の電流（AC）インピーダンスのみが確認できるようにするのに役立ちます。これは、運用アンプ電源供給除去比（PSR）の減衰頻度で特に重要です。このコンデンサは、アンプのPSRの減少を補うのに役立ちます。多くの10オクターブ範囲で低インピーダンスグラウンドパスを維持することは、有害なノイズがOP AMPに入ることができないことを保証するのに役立ちます。図1は、複数のコンデンサを並行して使用することの利点を示しています。低周波数では、大きなコンデンサが低いインピーダンスの地面経路を提供します。しかし、周波数が独自の共振周波数に達すると、コンデンサの静電容量が弱まり、徐々に誘導性があります。これが複数のコンデンサを使用することが重要である理由です。1つのコンデンサの周波数応答が低下し始めた場合、他のコンデンサの周波数応答が機能し始め、多くの10オクターブ範囲で非常に低いACインピーダンスを維持できます。
OP AMPの電源ピンから直接開始します。最小の容量と最小の物理サイズを備えたコンデンサは、PCBの同じ側にOP AMPと同じ側に配置する必要があります。コンデンサの地上端子は、最短ピンまたはプリントワイヤで接地面に直接接続する必要があります。上記の接地接続は、電源端子とグランド端子の間の干渉を減らすために、アンプの荷重端子にできるだけ近いものでなければなりません。
このプロセスは、次に最大の静電容量値を持つコンデンサに対して繰り返す必要があります。 0.01 µFの最小静電容量値から始めて、2.2 µF（またはより大きな）電解コンデンサを、それに近い低い等価直列抵抗（ESR）を配置することをお勧めします。 0508ケースサイズの0.01 µFコンデンサは、シリーズインダクタンスが非常に低く、高周波性能が優れています。
電源への電源：別の構成方法は、運用アンプの正と負の電源端子に接続された1つ以上のバイパスコンデンサを使用します。通常、この方法は、回路内の4つのコンデンサを構成することが困難な場合に使用されます。その欠点は、コンデンサの電圧が単一供給バイパス法の電圧値の2倍であるため、コンデンサのケースサイズが増加する可能性があることです。電圧を上げるには、デバイスの定格分解電圧を増やす必要があります。つまり、ハウジングサイズが増加します。ただし、この方法はPSRと歪みのパフォーマンスを改善できます。
各回路と配線は異なるため、コンデンサの構成、数、および容量値は、実際の回路の要件に従って決定する必要があります。