基板設計者のためのグランドおよびレイアウト

回路理論のコースでは、グランドとはゼロ電位の電圧レールであり、システム内の他の全電圧に対する基準点だと教えます。実際に回路を設計すると、授業で習った「グランド」が実際には存在しないことが分かります。「現実の」グランドは、不安定で雑音やスパイクが多く、時には一貫性のない信号レベルであり、回路を高信頼性で動作させるために十分な配慮が必要です。

さらに、アナログ、デジタル、および過渡の原因となる部品(リレー、モーターなど)が混在する複雑な基板レイアウトの場合、グランドは等電位ではなく、回路基板全体のグランド電位差によって回路の目的の動作が妨害される可能性があります。基板レイアウト、部品配置、およびグランドパターンの定義によって、回路の動作に大幅な違いが生じます。

非常に高い周波数(RF)では、基板の特性およびトレースの寸法が信号に与える影響が増大するため、信号の動作が大幅に異なります。これらの物理的特性を考慮して回路を設計する必要があります。

以下に、マキシムのエンジニアによって書かれた非常に有益な記事を集めました。これらの記事は、ノイズやスパイクが多く、高周波で動作する必要がある現実の動作環境において高い信頼性と堅牢性を示す回路の設計に必要な視野を提供します。

ノイズ、デカップリングコンデンサ、およびグランドプレーン

次の記事は、ノイズがデジタル信号に与える影響、ノイズのデカップリングに2つ以上のコンデンサが必要な理由、およびアナログとデジタルの両方の信号を含みノイズとスパイクの多い環境で動作する必要のある回路用のグランドプレーン設計のヒントについて、実用的な情報を提供します。

次の短い記事は、グランドが相対的なもので周囲の環境の基準になることを説明します。

ミックスドシグナル回路基板用のPCBグランド処理技法

これらの詳細な記事では、アナログ、デジタル、およびミックスドシグナル部品が混在する回路の複雑なレイアウトについて解説します。

次の記事は、「メッカ」グランドを含むさまざまなグランドの実装について取り上げ、部品配置およびクロストークを最小化するトレースの配線に関する情報を提供します。

次の記事は、慎重な部品レイアウトおよびグランド処理への注意によって、複数のサブシステムで構成されるシステムでノイズを最小限に抑える方法を説明します。

無線周波数設計での電源、グランド、およびレイアウト

ほとんどのRF回路設計者は、高周波数回路基板の設計ではレイアウト、配置、および信号経路に対する慎重な注意が要求されることを理解しています。次の記事は、RF設計の基礎を習得しようとする人々に、これらの複雑性に対する十分な洞察を提供します。

非常に高い周波数を扱う場合、トレースを伝送ラインとしてモデル化する必要があり、以下の記事がRF設計におけるレイアウト、配置、および配線の要件という主題についての非常に有益な概要および設計上のヒントを提供します。