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2011年9月27日 (火)

GND配線の引きまわし

アナログ回路でGND配線経路に迷う方は少なくない。デジタル回路出身の方はべたアースを頻繁に使い、配線長におもに注意を払う。

本来、電源線も電流のリターンパスとなるから、そのループを大きくしてはならない。理想的には総てのGNDを1点接地とし、±電源とGNDの作るループを最少化することだが、現実にはそのような配線は困難である。

一つの配線引きまわしの戦略に、梯形配線を行い、給電は後段の方から行う方法があり、アナログエンジニアはこの方法を多用している。

この理由は、初段に近いほど1ブロックの1点接地が容易であること、大きな回路電流がGNDラインを流れにくい、パスコンは1ブロックごとに挿入することが容易などである。

デジタルGNDなどはアナログGNDと別系統にして、干渉を避ける。しかし言うは易し、実行は妥協の産物となる。

電源系の配線の引きまわし次第で、アナログ回路の性能は大きく異なってくる。もちろん、電源系は太く短くのセオリーどうりにできる限り行う。

VFコンバータを含む回路などでは、その回路ブロックがノイズ源になることもある。その場合、必要に応じて電源系にLCフィルタを付加しそのブロックが他の精密アナログ回路に対する加害者にならないように配慮することも必要だ。

回路電流は一般に後段ほど大きい。それ故、梯形布線方式が現実的な解となりやすい。

私は、今でも、自動配線システムを信用していない。いまでも、必要な個所はランドとストリップ幅も含めて手仕事でレイアウトすることが多い。

べたアースは流れる電流の経路を制御しにくいので、めったにべたアースを使わない。

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電子回路」カテゴリの記事

コメント

デジタル回路でも10MHzを超えると信号のリターンが難しくなる。ベタアースでも、信号はそれに応じて出力側に戻らない。だから波形が乱れる。さらにデバイスのタイプが違うと反射も多くなる。そこで、GNDの配線が重要になる。高周波の電流は流れやすい方向に流れるので、それを考慮しつつパターンを設計した覚えがある。もう10年以上前の経験なので、現在に通ずるかは別物だが。
アナログ回路で特に音声関係はやっかいだ。たとえばデジタルで記録された音源は平気で16bitのD/Aコンバータで出力される。ダイナミックレンジは90dBもある。よほどうまく作らないと16bitの精度はでない。さらに最悪なのは、測定器にかからない評価を自称プロがすることだ。わけのわからない解説をすることがある。無酸素銅でないとだめとかいう。
しかし案外、この自称プロも捨てたものではない。同軸ケーブルでギガ帯まで帯域がのびたケーブルはちゃんと聞き分けるやつがいる。人間の耳はたかだか20kHzくらいしか聞こえないのに、どういうわけかギガ帯まで伸びたケーブルを聞き分ける。ある意味、人間というのはすごいと思った。

非国民さん おはようございます。
音声関連のアナログは、最終的に人間の感覚で判断されると言う話は私も良く耳にしています。
センサ関連でも、プロと称する人間が、性能判定することは結構あります。
16bitADは、公称は確かにそうだが、うまく試験をして確認しないと2-3bit落ちなどの回路が市場に出てしまいますね。温度環境が悪いと、状況はさらに悪く、スパン誤差が大きく出やすいと思います。

5513様
いろいろとお世話になっております。
教えて頂く内容が膨大で、自分の基礎学力と記憶力の無さに愕然とする日々ですが、少しずつでも理解できてくると「電気も楽しい」と感じています。
ブログの方でも、リアルタイムでこういった追加知識を勉強させてもらってます。

話は変わりますが、明日は久々に休みをとったので、嫁&犬&猫をつれて少し遠出でもしようかと思います。少し天気はぐずつくようですが・・・。リフレッシュしたら頭もすっきりして勉強もはかどり、全部うまくいく・・・ことを願ってます。

MUXOさん おはようございます。
本当に久々のお休みのようですね。これからが正念場です。わが家も家内と猫1匹です。家猫ですが、結構それなりに知恵を働かせています。この猫、開けられない引き戸はないので、対策に苦労しています。

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