回路と基板のノイズ設計技術

電子機器に搭載される基板は、クロックの速度の上昇、扱う電力の大小の幅、小型高密度化等の様々な観点で高度化しています。これらの多くの点で問題になってくるのが、ノイズです。単純にノイズの放出や侵入だけでなく、同じ基板に同居する回路がお互いに干渉する、等の問題もますます生じやすくなっています。 　一方、設計段階でノイズ対策を盛込もうにも、電磁気学の高度な応用となり、教科書だけでは理解が難しいのがネックです。また、ノイズ問題は最終形態に組んでみないと実体が分からないことが多く、開発の後段で問題が顕在化するのが殆どです。そのため、納期やコストの制約から、改版等の試行錯誤も制約されます。 　そこで、本セミナーでは、回路基板にこういった困りごとをお持ちの方に向けて、なるべく数式や理論を使わず、ノイズとは何か、という基本的な所から必要最低限のノイズの物理を学んだ後、プリント基板からノイズが出る (受ける) のは何故か、どうすればノイズ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。最後に「装置に組んだ後にノイズトラブルが生じた場合はどうすべきか」についても触れます。

1. ノイズの基礎
   1. ノイズとは何か
      1. 基板と電磁エネルギーの出入り
      2. ノイズの定義
      3. 電子回路の干渉とEMC
      4. ノイズの時間的特性
      5. ノイズの伝達経路
   2. ノイズの物理
      1. 物理の話の前に
      2. ノイズと物理法則
      3. 交流の基礎知識
      4. 交流とスペクトル
      5. 見えないLとC
      6. 共振現象
      7. 電磁波の発生とアンテナ
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. 基板パターンと伝送線路
      3. 信号とリターン経路
      4. 電源層・GND層
      5. ノイズを考慮した層構成
   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. 部品配置の要点
      1. パワエレ回路の配置
      2. 高速部品の配置
      3. 対策部品の配置
      4. 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. クロックの配線
      2. 電源周りの配線
      3. 高速信号の配線
      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
   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. 素早く原因を掴むコツ
      2. 再現性を確保する手法
      3. 技術が身につく試行錯誤