「電子回路図に描いてないこと」について｜「電子工作/修理/メンテナンス」

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今回は、「電子回路図に描いてないこと」についてご紹介します。

一般的な(標準的な)規則に従って描かれた回路図には、明確に表現されていないことがいくつかあります。しかし、これらにもある一定の規則や経験則があり、慣れれば自然と解るようになります。

それでも回路図からは全く動作や機能が理解できないものがあります。それは、最近多くなったFPGA(FieldProgrammableGateArray)やマイコンなどの、プログラムで機能が組み込まれる場合です。

これらは回路図を見ただけでは、機能や動作は全くわかりません。あくまでもプログラムの理解が必要です。それでは、標準的に回路図に描かれないことや、回路図に現れない部品を説明していきます。

部品をどのように配置して配線をどう通すかは、回路図には描かれません。実際に組み立てる時には非常に重要なことなのですが、回路図上は全く明記されないのです。

例えば、特に短く配線しなければならないとか、太い線材を使う必要があっても、回路図には明記されていません。高性能のオーディオアンプなどでは、このあたりがノウハウとなっていますが、これはもう実際に製作してみて経験で学ぶしか他に方法はありません。

また、高周波回路では、配置や配線ルートがまずいと異常発振したりすることがあります。これもノウハウで一応の経験則がありますが、経験を積むしかありません。

このような経験則が少しでも伝わるように、雑誌などの紹介記事では、必ず回路図以外に組立図も一緒に説明しています。この組立図で部品の配置や実装方法を知ることができます。そして作ってみて経験してノウハウを学ぶことになります。

回路図では明確に接続関係が表記されないものがいくつかあります。これらの大部分は一定の規則があって常識ということになっているものです。例えば下記のようなものがあります。

電源やグランドの記号で終端されている配線は、同じ記号が全て配線で接続されているものと見なします。プリント基板の場合には、グランドの接続線はできるだけ幅広くし、下図のように空いているスペースはすべてグランドに接続するパターンとします。これによりノイズに強い回路とすることができます。

グランドの接続をべたにして全体を覆うことで、グランドのレベルが安定します。

標準デジタルICの14ピンや16ピンなどのDIP(DualInlinePackage)タイプのものは、電源とグランドピンが決まっています。またオペアンプICなども電源とグランドピンがほぼ共通して決まっているため、回路図上は省略することが多くあります。

したがって配線やパターンを作成する際には、ピンの接続を忘れないようにすることが必要です。

回路図には、特別のもの以外は部品の種類の指定は表現されません。どの種類の部品を使うべきかには経験則があり、それに則っていきます。これも雑誌記事などで組立例の紹介記事を参照していれば、自然にわかるようになってくるのであまり気にしなくともよいでしょう。

それでも部品ごとにどんな種類があって、どんな特性を持っているかは知っておくことが肝心です。その際に気にすべきポイントは、温度特性、周波数特性、許容電力、大きさ、精度などです。

組み立てる時に必要となるケースやソケットなどの機構関連の部品ですが、これらもやはり回路図には表記されません。

デジタルICなど実際に実装するときにはICソケットを使うことが多くありますが、ソケットは明記されません。

ケースや、取り付けの金具、放熱板や絶縁シートなど、多くの機構部品は回路図には描かれません。

実際の動作や、信号のタイミングについては回路図には描かれません。また組立図などにも表記されないので、全く別の解説が必要となります。

場合によっては回路図に信号のタイムチャートが一緒に描かれている場合もありますが、通常は描かれていません。これを回路図から読み取ることが必要になります。必要なタイミングは、使用している部品の規格表から知ることができます。したがって、これらの部品の規格表を読めるようにしておく必要があります。

特に最近のLSIを使った回路は、回路図を見ただけでは動作を理解することは不可能です。これは、LSIの説明書で機能を理解したうえで回路図を読むしかありません。

またFPGAやPLDなどのプログラマブルなLSIや、マイコンが使われまた回路図は、回路図からも部品の規格表からも、全く動作を理解することは不可能で、FPGAやマイコンなどのプログラムを理解しなければどうしようもありません。

回路図で製作されたものが前提としている使用環境、例えば周囲温度、湿度、塵埃の程度、電源の変動などなど、これらの使用条件は回路を設計する上では非常に重要な要素なのですが、なぜか回路図には表現されません。

これを知るには設計仕様書のようなものが必要となってしまい、なかなか調べることは難しいようです。したがって使用している部品の規格から推定し、あとは自分で考えて確認するしかないようです。

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