PCBテストに必要な初心者向け基本機器

PCB設計の冒険を始めたばかりの時、最終的にはプロトタイプボードをテストする必要が出てきます。プロトタイピングとテストはどの設計者にとっても非常に重要な作業ですが、正確な結果を得るためには適切な機器を揃える必要があります。

この記事では、プロトタイプボードをテストし、デバッグするために新しいエンジニアが持っているべき基本的なテスト機器について説明します。ここでは大企業のラボを構築する話ではなく、最初のプロジェクトをテストし、検証するために必要な基本的な能力を提供することに焦点を当てています。創造力を発揮し、オンライン小売業者を利用すれば、このリストにあるものは約600ドルで全て見つけることができるでしょう。これにより、始めるために必要な基本的な能力を得ることができ、時間をかけてテストスキルと機器を構築できるようになります。

新しいエンジニアのための買い物リスト

複数のプローブを持つマルチメーター

基本的なマルチメーターは、PCBプロトタイプをプローブし、テストする必要があるすべてのエンジニアの必需品です。標準的な測定と範囲を高精度で提供する基本的なマルチメーターオプションがたくさんあります。特別なプローブを使用した温度測定を可能にするものもあります。

マルチメーターには、非常に小さなコンポーネントのプロービングを可能にする非常に細い先端のプローブを含む、異なるプローブのオプションが提供されるべきです。大きなプローブでは0402や0201のコンポーネントにプローブをタップすることが非常に難しいため、非常に細い先端のプローブの追加セットを購入することが賢明です。

USBからシリアルブリッジへ

組み込み分野では、開発者はPCB上のチップにコマンドを通信する必要があり、これを行う最も簡単な方法はUSBからシリアルブリッジを使用することです。これらのデバイスはUSBポートに接続され、USB接続を介してリモートデバイスにコマンドを送信することを可能にします。インターフェースは通常UART/USARTであり、コマンドはPuTTyやTeraTermを介して送信されます。これらは時にはシンプルなFTDIチップを基にしており、この最近のAltium DesignerプロジェクトのZach Petersonからの例に従うこともできます。

プログラマ

ベンダーのIDEで開発している場合、ボード上のプロセッサをフラッシュしてプログラムするためには、ベンダーツールが必要になります。これは、ベンダーのプログラミングツールを使用して行うことができます。すべてのベンダーがこれらのツールを作成するわけではありませんが、設計にプラグインできるサードパーティのモジュールがあり、ソフトウェアを使用してエンドデバイスにバイナリをプッシュします。

たとえば、MicrochipはPICマイクロコントローラにアプリケーションをプログラミングするためのMPLABモジュールとソフトウェアを開発しました。もう一つの人気のあるツールは、ASIXのPRESTOプログラマーで、多数のマイクロコントローラーとフラッシュメモリをサポートしています。

はんだごてとワイヤ

基本的なはんだ付けキットと細いゲージのワイヤは、テストやデバッグに必須です。小さなワイヤをはんだ付けしたり、コンポーネントを取り外したり、テスト中にコンポーネントを交換する必要があることは非常に一般的です。温度調節機能と複数の先端が付いた低コストのはんだ付けキットを入手してください。また、はんだワイヤ、はんだペースト、編組ワイヤも用意して、小さなSMDでも作業ができるようにしましょう。狭いスペースや非常に小さいパッドに熱を適用するためにも、複数の先端を持っていることが重要です。

基本的なオシロスコープ

オシロスコープは非常に高価になることがあります。特に、非常に高いサンプルレート、帯域幅、内蔵分析機能が必要な場合です。初心者のデザイナーや、電源投入テストのためだけに使用される小さなラボには、一般的な測定を行うための低コストの基本的なデジタルオシロスコープを持っていると良いでしょう。

ここで「基本」と言うとき、多くのタスクには低コストのオシロスコープで十分であることを本当に意味しています。ポイントは、フィードバックを持つ回路が振動しているかどうかを検出できるように、回路の特定の領域にAC信号が存在するかどうかを検出することです。これは、電源レギュレーターやアンプ回路など、設計内の多くの回路で広く適用されます。これらの基本的な測定に対して約300ドルから500ドルの低コストのスコープ（約100 MHzまで）は、最初のテスト機器セットを充実させる素晴らしい方法です。

スコーププローブが2つの減衰オプション（1xおよび10x）を持っていることを確認してください。そうすることで、異なる出力を感知できます。また、プローブの帯域幅がスコープよりも高いことを確認してください！

電流制限DC電源

最後になりましたが、電源を忘れてはいけません。小型のベンチトップ規制電源は、どの電子エンジニアにとっても必須です。ほとんどのボードには、合理的な電圧と電流出力を提供する基本的なDC電源が必要になります。

AmazonやeBayでは、100〜200Wの低ノイズ電源供給装置を約$100で見つけることができます。これらは、比較的高い電圧と適度な電流（最大5A）を出力します。基本機能（ON/OFFトグルや電流制限など）が付いたベンチ電源を選ぶことをお勧めします。後者は、短絡や低負荷保護に非常に重要です。

プロジェクトやスキルレベルが向上するにつれて、必要なテスト機器のニーズも高まります。最終的には、プロトタイプをテストするために、より専門的な機器セットが必要になるかもしれません。これには次のようなものが含まれる可能性があります：

• 高周波オシロスコープ
• DC電子負荷
• LCRメーター
• スペクトラムアナライザー
• ロジックアナライザー
• 低周波ベクトルネットワークアナライザー
• 小さな部品の手はんだ付け用顕微鏡

また、Mark Harrisのこの記事もチェックしてみてください。ラボを構節するために必要な材料やツールの長いリストが含まれています。

ボードをテストする必要があるときはいつでも、Altium Designer®の統合設計環境内で、回路図とPCBの間で簡単にクロスプローブすることができます。今日の多分野にわたる環境でのコラボレーションを実装するために、革新的な企業はAltium 365™プラットフォームを使用して、設計データを簡単に共有し、プロジェクトを製造に移行させます。

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