PCB設計プロジェクトにおいてエンジニアのチームと共に働いた経験から言うと、必ずと言っていいほど、部屋の中の頭脳たちが互いに意見を異にする時が来ます。場合によっては、誰が正しいかが明確な場合もあります。しかし、技術職の場合よくあることですが、明確でない時もあります(そしてその違いは「異なるスタイル」として片付けられます)。
電気エンジニア間の意見の相違で私が遭遇したことがあるのは、PCB上でのバイパスコンデンサの配置は「」の「前に」がベストプラクティスであるというものです。ある人々は「」の「前に」ルールの熱心な支持者であり、これを達成するためにPCB設計を複雑にすることさえあります。私は「シンプルイズベスト」の設計原則を固く信じており、この種のルールよりも設計のシンプルさとエレガンスを重視します。しかし、バイパスコンデンサの配置に対するこの執着には何か真実があるのでしょうか?もう少し詳しく見てみましょう。
うまくいけば、良いエンジニアであればバイパスコンデンサが何をするかを覚えているでしょうが、念のためにおさらいしましょう。バイパスコンデンサは、交流をコンポーネントやコンポーネントのグループの周りに導くために使用されます。これはノイズに対処し、よりクリーンな直流(DC)信号を作り出すのに役立ちます。AC信号をグラウンドに短絡することにより、DC信号上のACノイズは効果的に除去されます。デジタル回路の電圧変動は品質に深刻な問題を引き起こす可能性があり、多くのマイクロコントローラ設計の失敗の原因となっています。バイパスコンデンサ、またはフィルタキャップとも呼ばれることがありますが、電圧の変動から生じるACまたはノイズを減衰させます。
バイパスコンデンサの配置は重要ですが、回路の前に配置するという経験則は、一部の設計者によって確かに誇張されています。バルクコンデンサが回路に近ければ、集積回路(IC)上で発生するノイズを吸収し、供給ネット上の電圧の変動を防ぐことができます。適切な回路の順序を気にする代わりに、バイパスコンデンサの配置のベストプラクティスに従うことで、はるかにスムーズなプロセスを促進することができます。
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バイパスコンデンサは基板の底面に配置することができ、ビアやファンアウトトレースのための追加スペースを作り出します。(リマインダー:ビア(vertical interconnect access)は、隣接する層の平面を通る電気的接続です。)
バイパスコンデンサは電流の予備として機能し、VCC電圧の低下時にその電荷を放出することで電圧の低下を補います。提供される電荷の量とその低下を埋める能力を決定する要因は、コンデンサのサイズです。コンデンサのサイズを増やすと、これが設計に大きな影響を与える可能性もあることを念頭に置いてください。
設計を計画する際には、リップル(または電流変動)の周波数とコンデンササイズの逆関係を念頭に置くことが重要です。このリップルがどのようなものかを知っていれば、必要なコンデンササイズを効果的にマッピングすることができるはずです。より複雑なリップルの場合、取り扱う異なる周波数に対して異なる電源バイパスコンデンサを使用する必要があるかもしれません。
ワイヤーの延長はアンテナのように振る舞い、近くの磁場からノイズを引き寄せるため、両端にキャパシタを配置するのは悪い考えではありません。これにより、混乱を制御するのに役立ちます。
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この話の教訓は何でしょうか?キャパシタの配置についてストレスを感じる必要はなく、実際に重要な詳細に焦点を当てることです。回路の前または後にキャパシタを配置するか?ほとんどの場合、冷静を失うほどのことではありません。代わりに、IC上のリップルの性質について真剣に考え、バイパスキャパシタのサイズ、数、配置に応じて計画を立ててください。
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Daveは、EDA業界で20年間アプリケーションエンジニアを務めてきました。1995年に、PADSソフトウェア、ViewLogic、およびその他のEDAツールのホストを代表する大西洋中部の再販会社でキャリアをスタートし、その後、PADSソフトウェアに入社し、InnovedaおよびMentor Graphicsに買収された後も同社に残りました。Daveと彼のビジネスパートナーは、2003年に独自のVAR(Atlantic EDA Solutions)を設立してMentorのPADSチャネルを代表し、その後CadenceのOrCADおよびAllegro製品を取り扱うようになりました。2008年以来、DaveはAltiumに入社し、ニュージャージーのホームオフィスを拠点としています。
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