回路と基板のノイズ設計技術

回路の小型化、高速化に伴い、パワエレ回路から微小信号回路まで、様々な機能の回路が同じ基板に載る時代になりました。そのため、EMCをはじめとするノイズ問題を考慮して回路やプリント基板を設計することが必要ですが、それがますます難しくなってきています。 　元々、電磁気学の高度な応用であるノイズ設計技術は理解が難しく、また、納期やコストの制約から改版が困難なため試行錯誤も制約されます。最終的には基板外の対策部品の追加だけで規格試験に合格させることもあります。さらに、高速回路ではノイズに加えてSI・PIの問題もあり、ツール類を使用しなければ一発で動作する基板を作ることは容易ではありません。問題が起きてからツールを使用し始めるのでは間に合わないことも多いですし、設計段階でも原理がわからずそれらに頼ると、落とし穴にはまることがあります。 　そこで、このセミナーでは数式を極力使わず、ノイズとは何か、という基本的な所から必要最低限の電気物理を学んだ後、何故、プリント基板からノイズが出る (受ける) のか、どうすればトラブルを防げるのか、を回路設計、配置設計、配線設計の順を追って、具体例とともに学んで行きます。これにより、ツールがなくても、ある程度ノイズが抑えられ、また、ノイズに強いプリント基板が設計できるようになることを目指します。

1. ノイズの基礎
   1. 電子回路とノイズ
      1. 電子基板と電磁環境
      2. ノイズとは何か
      3. ノイズと干渉
      4. 時間的特性
      5. 伝達経路
      6. ノイズの多面性
   2. ノイズの物理
      1. ノイズと電磁気学
      2. 交流の基礎知識
      3. 周波数スペクトル
      4. 波形とスペクトル
      5. 見えないLとC
      6. 共振という現象
      7. 電磁波の発生
      8. 電磁波とアンテナ
2. プリント基板のノイズ設計
   1. プリント配線の基本
      1. 基板とノイズ
      2. 伝送線路の理論
      3. 信号とリターン経路
      4. 電源層・GND層
      5. 層構成
   2. 回路設計の要点
      1. 回路構成の設計
      2. 能動部品の選択
      3. 受動部品の選択
      4. ノイズ対策部品の選択
   3. 部品配置設計の要点
      1. 電源系の回路の配置
      2. 伝送回路の配置
      3. 対策部品の配置
      4. 低ノイズアナログ回路の配置
      5. 発熱部品の配置
   4. 配線設計の要点
      1. クロックラインの配線
      2. 電源周りの配線
      3. 高速信号線の配線
      4. 外部接続周りの配線
      5. アナログ回路周りの配線
3. ノイズ対策の実際部品
   1. 基板特有の事情
      1. 市販ユニット・外部設計品
      2. 基板製作の流れ
      3. 指示書類作成のカギ
      4. 基板設計者との意思疎通
   2. 効率的なノイズ対策
      1. 問題の本質を掴む
      2. 再現性を確保する
      3. 実力アップの方法