「交差」を最小限に抑えるための簡単なトリック

ベナンのヤコブ | 2022 年 6 月 2 日

回路図や PCB レイアウトでよく見られる問題の 1 つは、配線の交差です。 たとえば、設計者は、USART ペリフェラルの送信ラインを、受信回線ではなく受信デバイスの送信回線に接続しました。 設計者はそれが正しいと考えていましたが、おそらく各デバイスが異なる観点から Tx と Rx の意味を指定したのでしょう。 マーフィーの法則は、2 つの選択肢が与えられた場合、100% の確率で間違った選択肢を選択することを保証します。 この記事では、設計者がクロスワイヤエラーから回復するために使用できる PCB のトリックをいくつか紹介します。

Tx/Rx または CTS/RTS ラインを交換したことが判明した場合、正しくするために PCB アートワークに戻ってやり直す必要があることが 100% わかります。 それまでの間、電気エンジニアとソフトウェア開発者はテスト用にこれらのボードを必要とします。 通常、デザイナーは最初の試行で正しくできると想定しているのを見かけます。 間違った想定をすると、設計者や役員は次のような煩わしい手順に従うことを強いられることになります。

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これにより電気接続は修正されますが、その結果、フランケン ボードはデリケートで故障しやすくなります。

設計者は、エラーが発生することを想定して基板をレイアウトする必要があります。 結局のところ、私たちはただの人間です。 ここで、このようなエラーを簡単にやり直すための 2 つのトリックを検討してみましょう。

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設計者が使用できる最初のトリックは、図 1 に示すように、各配線に 2 つのビアを含めることです。ここでビアには 2 つの利点があります。 まず、2 つのデバイス間の接続を切断するためにトレースを切断するための目立つ場所が与えられます。 第二に、ビアはワイヤをはんだ付けするのに最適な場所として機能します。 サイズが適切であれば、再加工ワイヤを使用して 2 つのビアにはんだ付けできます。 やり直しに必要な時間は最小限で、基板の修正はより堅牢になります。 ソフトウェア開発者が何らかの形でワイヤを切断する可能性は依然として高いことはわかっていますが、それにはさらに時間がかかるはずです。また、切断された場合でも、それは切断された痕跡ではないため、修復は簡単です。

図 1 – 交差配線の切断やジャンパのエラーを軽減するために、各配線に 2 つのビアを含めます。

いくつかのビアを使用するのは合理的な解決策ですが、ボード上のトレースを切断する必要があるのは好きではありません。 また、基板のコストが高くなる可能性があるため、PCB に余分な穴を追加することも好きではありません。 (ただし、正直なところ、コストの増加は最小限であり、デバッグ用の追加のテスト ポイントが提供されるため、常に有益です)。 PCB をレイアウトする場合は、図 2 に示すように、配線上にインライン抵抗を追加します。

図 2 – インライン抵抗を使用すると、ジャンパー線をはんだ付けするための事前にカットされたトレースとパッドがすぐに提供されます。

設計者が基板のレイアウトに間違いを犯さなければ、0.001 ドルの 0 オーム抵抗を実装することになります。 ただし、間違いがあった場合は、わずか数分で問題を解決できるよう理事会が設置されています。

インライン抵抗のトリックは、作業が少なくなる点を除けば、基本的には複数のビアのトリックと同じ考え方です。 インライン抵抗器のパッドは自動的にトレースを「カット」します。 このパッドは、ジャンパー線を適切な接続にはんだ付けするための優れたはんだ付けポイントとしても機能します。 繰り返しになりますが、ストレスによってパッドが基板から剥がれて損傷するのを防ぐために、はんだ付けされたワイヤを仮止めすることをお勧めします。

回路図エラーと PCB エラーは必ず発生します。 どれだけ経験を積んでいても、いつかは問題が発生します。 最初の試行で正しくできると考えるのではなく、エラーを想定して計画を立ててください。 Tx/Rx および RTS/CTS ペアに関するクロスワイヤの問題は、インライン抵抗を使用するか、トレースにいくつかの追加のビアを追加することにより、最小限の手戻りでプロトタイプ ボード上で簡単に修正できます。 再加工が必要なボードが数十枚ある場合、事前に検討しておいてよかったと思うでしょう。

Jacob Beningo は組み込みソフトウェア コンサルタントであり、10 か国以上のクライアントと協力して、製品の品質、コスト、市場投入までの時間を改善することでビジネスを劇的に変革しています。 彼は、組み込みソフトウェアのアーキテクチャ、プロセス、開発テクニックについて数え切れないほど多くのブログを公開しており、講演者および技術トレーナーとして人気があり、ミシガン大学で工学修士号を含む 3 つの学位を取得しています。 [email protected] で Jacob に連絡し、毎月の Embedded Bytes ニュースレターにサインアップできます。