管理が面倒な回路図設計を体系的に整理する方法

私の息子は6歳ですが、自分のおもちゃや私物の整理が非常に得意です。同じ年頃、私自身は自分の持ち物は全て大きな収納ボックスにまとめて放り込んでいました。一方息子は、異常なまでの整理整頓の才能があります。息子の細部に至るまでの細心の注意は、場合によっては少々ストレスですが、私は常に遊び場の整理整頓を息子に任せられる、ということを意味します。

プリント基板設計においては、自分のプロジェクトを引き継ぐハードウェア設計者が必ず容易に作業を進められるよう、回路図ドキュメントを同一レベルで整理して表示する必要があります。誰も回路図を理解できないという理由で常に電話やメールに悩まされるのは、最も避けたい状況です。 

回路図設計の基本

電子回路設計の多くの記事は、電磁干渉（EMI）の低減や高速設計など、基板レイアウトのベストプラクティスについて論じています。ですが、基板に最初のネットの配線を開始する前であっても、正しい回路図を用意する必要があります。実際は、回路図設計は基板設計で最も見落とされがちなところです。

ハードウェア設計を開始している場合、おそらく、完成した回路がどのようになるか、大まかなアイディアはあります。回路図設計の一般的な方法は、マイクロコントローラーのような主要コンポーネント、メモリーチップ、特殊機能の集積回路（IC）などの配置から開始します。それに続き、コンポーネントを接続する前にパッシブコンポーネントを配置します。

次に回路図を基板レイアウトにエクスポートします。基板レイアウトには、対応するフットプリントが、相互接続したネットとともに表示されます。基板で適切な接続を生成する回路図設計は重要に思われます。しかし実際には、回路図設計は適切に整理して容易な理解と再利用を確実にする必要があります。 

回路図設計を整理する方法

回路図の整理は、習慣と、使用しているプリント基板設計ソフトウェアの機能の組み合せです。以下は、私が通常回路図を整理している方法です。
 

1. 回路図シートを機能ごとに分ける

コンポーネントが比較的少ない、シンプルな設計では、1枚の回路図シートで回路全体を作成することは理にかなっています。ただし、何百ものコンポーネントを使用する複雑なハードウェア設計に取り組んでいる場合、1枚の回路図シートに全てが詰め込まれたら、むしろどうしようもありません。

その代わりに、上図のように異なる機能に対して異なる回路図シートを作成することをお勧めします。これにより、個々のシートの回路図がより管理しやすくなるだけでなく、新しい設計で簡単に再利用できるようにもなります。

整列して表示された回路図ドキュメント

2. デジグネータのシステムを作成する

デジグネータは、場合によっては、回路図内でコンポーネントをすばやく相互参照させる便利な方法になります。数百ものコンポーネントの中で、1つのコンデンサーを見つけたり削除したりする場合、デジグネータシステムの使用はとても助かります。 

私の回路図では、デジグネータは、コンポーネントのタイプ、それが属しているシートの番号、シート自体のコンポーネントインデックスを表すよう作成されています。例えば、D0512は、5番目の回路図シートのダイオードを表し、12番目の類似コンポーネントです。コンポーネント数の一般的な概算として、回路図シート下部に各コンポーネントの数の範囲を一覧表示することもできます。
 

3. 回路図シートにサブ回路の区切りを作成する

回路図を整然と保つことは、単に回路を複数シートに分割する以上に重要です。シートによっては、より多くのコンポーネントを含み、他のシートよりも非常に複雑なものがあります。回路図の異なる目的を際立たせるサブ回路図のグループを作成することは、常に有効です。

例えば、「メモリー」回路図シートには、SRAM、FRAM、フラッシュ、およびSDカードが含まれています。各メモリータイプに関連するコンポーネントが相互に近接して配置されているが十分な間隔が確保されていることは重要です。
 

4. ネットラベルおよびポートラベルを使用する

2 つのピン間の物理的な接続を表す最も簡単な方法は、ワイヤの接続を描画することです。簡単な回路図では、一目で回路の全体像がわかります。しかし数百数千のネットを含む複雑な回路の場合、ネットラベルやポートラベルを使用することをお勧めします。

上図のように、同じ回路図シート内の信号接続にネットラベルを使用したり、異なるシート間の接続にポートラベルを使用したりするのはよいことです。ラベルを繰り返す場合は、同じ句読点やスペルを使用することも重要です。

対応するデジグネータを含む回路図情報

5. 役立つコメントを追加する

必要に応じて回路図にコメントを追加して困ることはありません。バージョン、設計者、日付などの基本情報のほか、基板の試作プロセスで覚えておくべき設計に関する注意事項を追加することもできるでしょう。指示を明確に詳述することで、設計プロセスに関与する可能性のある他の作業者の問題を最小限にできます。

基板の設計で、自分のドキュメントを閲覧するのは、通常自分だけではありません。情報を効果的に管理できることは、自分の設計プロセスが、自分の組織およびチームの他のメンバーを巻き込めば巻き込むほど、真の贈り物になります。データ形式を簡単に変換できる場合も、明確に伝えられるデジグネータやコンポーネントの情報の場合も、回路図には、関係者にとって多くの必要な情報を盛り込むことができます。 

回路図シートを追加する、あるいはコメントを追加する必要がある場合、Altium Designerは、整理整頓の作業を簡単にするための適切なツールを提供します。管理が面倒な回路図設計を体系的に整理するため、さらにサポートが必要でしたら、アルティウムのエキスパートにご相談ください。