概略図は、意図された電気的接続性と回路機能を説明しています。これはプリント回路基板の写真ではなく、シンボルは物理的な場所に配置されるのではなく、明確にするために配置されることがよくあります。1つを効率的に読むことは、いくつかの関連するマップを構築することを意味します: エネルギーが入り、変換される場所、情報が移動する方法、各信号が使用する参照またはリターン、動作状態が制御される方法、および障害が含まれる場所。
左上隅から右下にすべてのコンポーネントを解釈することから始めないでください。まず、正しい図面のリビジョン、材料表、ボードアセンブリ、レイアウト、および主要コンポーネントのデータシートを取得します。次に、デザインを機能ブロックに分割し、シートを通して名前付きネットに従います。この方法は、なじみのない制御ボード、センサーモジュール、通信製品、および電力変換アセンブリで機能します。
外部コネクタから始めます。入力されるすべての供給、信号、シールド、および接地を特定します。保護および電力変換の段階を追跡して、パワーツリーを作成します。次に、調整、変換、処理、分離、ドライバー、および出力を通じて、各入力をトレースします。描画されたワイヤのみに依存するのではなく、ネット名と階層ポートを使用します。アナログ回路の場合、小信号ゲインまたは周波数応答を考慮する前に、DC動作点を設定します。デジタル回路の場合は、レール、リセット、クロック、インターフェイス、ロジックレベル、プル抵抗、終端、および状態シーケンスを識別します。最後に、論理回路図をPCBの配置およびルーティングと比較してください。これは、現在のリターン、デカップリング、クリーパージュ、熱、および信号の整合性が物理的なボードに依存するためです。
1.ドキュメントセットを確認する
リビジョンのない回路図コンテキストは、間違ったハードウェアに関する正しい結論につながる可能性があります。概略改訂、PCB改訂、アセンブリバリアント、コンポーネント母集団オプション、関連する場合はファームウェアバージョン、および既知のエンジニアリング変更を記録します。ゼロオームのリンク、ジャンパー、代替フットプリント、または「入力しない」パーツが異なる構成を選択しているかどうかを確認します。参照指定子は、回路図を材料とボードの請求書に接続します。値だけではそうではありません。
トレースする前に、図面の規則を理解してください。IEC 61082-1:2014は、電気技術で使用される文書の一般的な規則を提供していますが、実際の会社の図面もローカルコンベンションを使用しています。電源シンボル、オフページコネクタ、ネットラベル、階層ラベル、バス、および隠し電源ピンは、連続した目に見える線なしで電気接続を作成できます。たとえば、KiCadでは、ローカル、グローバル、および階層ラベルには異なる接続スコープがあります。ネットリストとCADルールは、視覚的な近接性だけでなく、証拠として扱います。
2.コネクタと保護で始める
外部コネクタはボードの境界を定義します。ピンごとに、そのソースまたは宛先、通常の電圧、最大予想電圧、方向、電流、信号標準、参照導体、シールド、および切断または配線ミス時の動作を書き留めます。次に、回路の奥深くにある経路をたどる前に、ヒューズ、電流リミッター、逆極性要素、過渡サプレッサー、フィルター、コモンモードチョーク、隔離バリア、および静電放電保護を識別します。
保護コンポーネントは交換可能な装飾ではありません。トランジェントサプレッサーには、正しいスタンドオフとクランプ動作が必要です。ヒューズは導体と故障エネルギーと調整する必要があります。フィルターには適切なソースと負荷インピーダンスが必要です。分離コンポーネントには、動作電圧とクリーページの要件があります。図は意図を示し、データセット、安全性分析、レイアウトジオメトリ、およびテスト結果は、その意図が達成されたかどうかを確立します。
3.パワーツリーを構築する
一次入力にマークを付け、各レギュレーター、スイッチ、ロードスイッチ、リファレンスに従って、下流のレールへの信号を有効にします。鉄道名、公称電圧、ソース、最大負荷、有効条件、予想される起動順序、および測定ポイントを含む単純なテーブルは、依存関係をすぐに明らかにします。常時オン、切り替え、アナログ、デジタル、分離、スタンバイ、および高電流ドメインを区別します。
異なる名前のグラウンドシンボルは、意図的に分離された参照を表す場合があり、同じシンボルは、遠くに表示されている場合でも、グローバルに接続される場合があります。シャーシ、保護アース、ケーブルシールド、アナロググラウンド、デジタルグラウンド、隔離リターン、および電源リターンが接続されている場所を決定します。「グラウンド」は無限のシンクではありません。電流はループを完了するので、どの物理パスがすべての供給と信号のリターンを運ぶかを尋ねます。
4.機能ブロックの信号チェーンをトレースする
入力は通常、保護、バイアス、フィルタリング、増幅またはレベル変換、変換、処理、および出力ドライブを通過します。これらの関数によってコンポーネントをグループ化します。センサーチャネルの場合、センサーの励起と参照、入力インピーダンス、コモンモードレンジ、フィルターコーナー、アンプゲイン、コンバーターのフルスケールレンジ、およびフォールトクランプを特定します。通信ポートの場合、物理層トランシーバー、終端、バイアス、アイソレーション、コネクタピン、およびコントローラーインターフェイスを特定します。
信号の方向は、常に左から右へとは限らない。フィードバックループは意図的に出力から入力に情報を返し、双方向バスは逆方向に戻ります。電力制御ループは、コントローラ、ゲートドライバ、電流センサー、スイッチングステージ、および補償ネットワーク全体に分散させることができます。回路図の横に簡略化されたブロック図を描画し、各境界に期待される信号形式で注釈を付けます。
5.利益を計算する前に営業国を確立する
アナログ回路については、まずDC動作点を決定する。DCでは、意図的に漏れていないコンデンサは一般に開回路として扱われ、理想的なインダクタは初期モデルの短絡として扱われますが、実際のコンポーネント抵抗、バイアス、飽和、および起動動作が重要になる場合があります。電源および参照電圧、トランジスタ領域、オペアンプ入力コモンモード範囲、出力ヘッドルーム、および静止電流を計算します。次に、有効な動作点周辺の増分ゲイン、帯域幅、位相、ノイズ、および過渡応答を分析します。
デジタルおよび混合信号回路の場合は、電源がない、起動、リセット、起動、起動、通常動作、スリープ、更新、および障害の状態を一覧表示します。有効、リセット、チップ選択、割り込み、および方向ピンのそれぞれを駆動するものを特定します。プルアップ抵抗器とプルダウン抵抗器は、ドライバーが非アクティブなときの動作を定義しますが、それらの電圧領域と強度は重要です。1つのレールがオフのときに、信号ピンを通るバックパワー経路を確認します。
6.仮定をコピーせずにデータシートを使用する
コンポーネントシンボルはしばしば複雑さを隠します。ピンの説明、絶対最大定格、推奨される動作条件、タイミング、アプリケーション回路、レイアウトガイダンス、露出パッドの要件、およびパッケージピンアウトをお読みください。データシートの改訂と正確な注文コードが材料の請求書と一致することを確認します。同様のベース名を持つコンポーネントは、異なるピン割り当て、しきい値、グレード、または内部プルデバイスを持つことができます。
参照回路は、指定された条件下での使用目的を示します。変更された電圧、負荷、レイアウト、または環境を自動的に検証することはありません。デザインが異なる場合は、変更されている仮定を特定し、再計算します。レギュレーターとコンバーターの場合は、インダクタの電流、コンデンサのバイアスの反転、補償、スイッチングノードの応力、熱抵抗、および起動を確認します。アンプの場合、ソースインピーダンス、ノイズゲイン、容量負荷による安定性、入力保護、および出力負荷を確認します。
7.回路図をPCBにマッピングする
回路図は、どのノードが接続するかを示しています。レイアウトは、寄生抵抗、インダクタンス、静電容量、熱拡散、結合、および物理的な安全間隔を決定します。ボード上のコネクタ、レギュレータ、クロック、コンバータ、高電流ループ、敏感なアナログノード、分離境界、およびテストポイントを見つけます。平面遷移やステッチビアなど、発信パスと戻りパスの両方を追跡します。
デカップリングコンデンサは、デバイスの電力ピンとリターンピンへのループが十分に短く、関連する周波数に対してインピーダンスが低い場合にのみ有効です。微分ペアは、単にネット名を一致させるだけでなく、ジオメトリと参照の連続性に依存します。大電流の銅幅、ビア、コネクタ、および熱環境はすべて、温度上昇に影響します。隙間とクリアランスは、スロット、コーティング、構成要素、および該当する場合は汚染条件など、実際のアセンブリで測定する必要があります。
8.解釈を確認する
- 電気ルールチェックを実行します。 理論的根拠なしに警告を抑制するのではなく、すべての警告を確認します。ERCは接続エラーのクラスをキャッチしますが、回路の動作を証明しません。
- ネットリストとアセンブリを比較します。 参照指定子、値、バリアント、入力されていない部品、およびコネクタのピン番号を確認します。
- 期待値テーブルを作成します。 アクセス可能なポイントで、レール電圧、起動順序、主要な波形、論理状態、電流、および公差を記録します。
- 安全にパワー。 電流制限、適切な分離、放電手順、および正しく評価されたプローブを使用してください。高電圧またはエネルギーが豊富なボードには、資格のある人員が必要です。
- 順番に測定します。 クロックとデータの前に入力とレールを確認し、予想され観測された動作が分岐するまで信号チェーンを移動します。
- コーナーと障害をテストします。 供給、負荷、温度、コンポーネント耐性、起動、シャットダウン、切断、および定義された異常状態を確認します。
よくある質問
私は常に左から右に回路図を読むべきですか?
いいえ。左から右への流れは、電気規則ではなく、有用な製図規則です。ネット名、階層接続、供給、返品、フィードバックパスに従ってください。
グラウンドシンボルは、すべてのグラウンドが接続されていることを意味しますか?
CADツールのネットルールとデザインのネット名にのみ従います。シャーシ、シールド、アナログ、デジタル、絶縁、および電源リターンは、定義されたポイントで分離または結合できます。
ERCは回路が機能することを証明できますか?
いいえ。ERCは、宣言された接続性とピンルール関係をチェックします。コンポーネントのサイズ、安定性、タイミング、熱性能、信号の完全性、安全間隔、または実際の動作動作を確認できません。
回路図がすでに地面を示しているのに、なぜトレースリターン電流?
すべての電流がループ内を移動し、物理的な戻り経路が電圧エラー、ノイズ結合、電磁放射、および障害の振る舞いに影響を与えるためです。グラウンドシンボルだけでは、そのジオメトリは表示されません。
インターフェース境界を明示的にする
コネクタピンアウト、ボードエントリー保護、接地、および機械的保持は、回路図がより広い製品を満たす場所です。WLconnectivityの PCBコネクタ ページはフレームボードインターフェイスの選択を助けることができますが、 制御ボード相互接続 ページは、システムレベルの計画ビューを提供します。最終的な設計には、検証済みのコンポーネントデータ、CADレビュー、アセンブリ制御、および目的の動作条件下での電気的テストが必要です。
