目次

イントロダクション　基板ってどんなもの？ どうやって作るの？
　プリント基板設計入門
I-1 プリント基板とは
　あらゆる電子機器に入っている縁の下の力持ち
I-2 プリント基板のパターンとは
　回路図をもとに電子部品どうしを配線する
I-3 なぜCADを使うのか
　回路・パターン設計，基板製造，部品実装のデータを共通化する
本書のナビゲーション目的に合わせてどこからでも読もう！
　パターンを描く基本からPCB CADを使った設計まで


◆基礎編

第1章　回路図という理想的な世界から現実の世界へ
　基板を意識した回路図を描こう！
1-1 回路図はパソコンCADで具現化していく
　基板設計の流れを確認しよう
1-2 「プリント基板」という現実を意識して回路図を描く
　基板の仕上がりを想像しながら描こう
1-3 部品は信号の流れに従ってレイアウトする
　大規模回路もブロック図で流れを整理する

第2章　搭載部品の性能を引き出す高性能な基板を作る
　部品のレイアウトとパターン設計の基本
2-1 部品配置とアートワークの基本
　発熱部品や高速信号ラインなどには特に注意する
2-2 パターン設計で必要となる実用知識
　スルー・ホール径，基板分割法，浮きベタの残銅率などに注意
2-3 パターン設計CADにおける回路図作成のポイント
　部品ライブラリを準備してオート・ルータを活用しよう
2-4 プリント基板設計CADによるパターン設計
　パターン層の構造や各部名称，パターン設計の流れについて学ぼう
コラム
　銅箔の厚みは単位面積当たりの重さで表す

第3章　回路図の裏側を読み解き確実に動作する基板を作ろう
　プリント・パターンを描く基本テクニック
3-1 良いパターンの基準
　パターンは回路中でインピーダンス素子になる
3-2 基本中の基本！ 良いパターンの描きかた
　グラウンドの戻り電流への対策や，アンテナを作らないためのテクニック
3-3 パターン設計を依頼する際の注意
　設計者の意図が伝わるような回路図を描くことが一番大切
コラム
　プリント・パターンは立派な電子部品だ！

第4章　多電源システムから高速ディジタル回路まで
　電源とグラウンドの配線テクニック
4-1 電源とグラウンドの役割
　電力の供給と基準電位の付与が本来の役割．ノイズを伝搬させないようにする
4-2 配線に電流が流れるときの基板のふるまい
　パターンの発熱と高周波におけるインダクタンス成分の影響を見積もる
4-3 配線の五つの基本テクニック
　グラウンドには電源パターンのリターン電流が流れている
4-4 電源，グラウンド配線の実際
　パスコン，ローパス回路の使用や配線抵抗による電圧降下の見積もりなど
コラム
　基板用語には方言がある？
　電源回路を中心に負荷をレイアウトするのが理想だが…
　パルス波形からミスマッチの原因を探る

Appendix 1　パターンは回路素子の一部と考えよう
　プリント基板のインピーダンス・マッチングとは
Appendix 2　マイコン/FPGA/メモリ/ロジック搭載基板設計の必須知識
　表面実装ICのパッケージとフット・プリントの種類


◆実践編

第5章　7セグメントLED周辺や内蔵ADCを利用するセンサ応用回路まで
　マイコン周辺回路の配線実例集
5-1 LED電流の流れる配線はできるだけ短く
　大きな電流のスイッチングはノイズの原因になる
5-2 7セグメントLEDのコモン端子のパターンは太く
　コモンを流れる電流の大きさに注意
5-3 高湿度下で使う基板の配線例
　リーク電流の発生を避けるためパターンの間隔に注意する
5-4 マイコン内蔵A-Dコンバータとプリアンプ周りのアナ/ディジ分離テクニック
　ディジタルとアナログのグラウンドはマイコン近くの1点でつなぐ

第6章　DDR-SDRAMからPCI-Expressまで
　ディジタル回路の配線実例集
6-1 BGAからのパターンの引き出しと層数の見積もり方法
　ピン間3本ルールで256ピン・フルグリッドBGAを配線する
6-2 メモリ・デバイス周りの配線を最小にするパターンニング
　データ・バス幅32ビットのSSRAMを基板の表裏に配置する
6-3 DDR-SDRAMのデータ・バスのタイミング誤差をなくす配線
　2.54mm以内の誤差でパターン配線の等長配線を行う
6-4 PCI/PCI-Xバスのパターンニング
　パターンの長さやパターン・インピーダンスに規定がある
6-5 PCI-Expressのパターンニング
　8レーンの2.5Gbpsの差動信号を伝送する
コラム
　ガーバ・ビュワで出図データを確認する

第7章　OPアンプ応用回路から高精度A-Dコンバータまで
　アナログ回路の配線実例集
7-1 OPアンプを使った全波整流回路のパターンニング
　差動回路を使い部品配置とパターンを対称にする
7-2 フォト・カプラ周りの配線の基本
　直下のパターンは1次側と2次側を十分に分離する
7-3 100Vを超える商用電源ラインのパターンニング
　未使用のランドが部品と接触しないようにくふうする
7-4 24ビット分解能を引き出すA-Dコンバータ周辺のパターンニング
　基準電圧の精度を重視し，リモート・センシングやケルビン接続などの配線技法を使用する
コラム
　リモート・センシングの動作

第8章　ミュート回路から多チャネルD-Aコンバータまで
　オーディオ回路の配線実例集
8-1 ミュート・トランジスタで吸い込む電流は最短でグラウンドへ
　消音回路でノイズを出さないために
8-2 チャネル間干渉のないミキシング回路のパターンニング
　ICのピンに合わせて入力信号経路を分離する
8-3 高ゲインのトランジスタ・アンプで発振やノイズを減らすパターンニング
　エミッタ周りのデバイスを入出力回路と離す
8-4 伝送ひずみを抑えるディジタル音声信号送受信回路のパターンニング
　特性インピーダンスの不明な経路やディジ/アナ双方のグラウンドの接続に注意する
8-5 雑音やひずみを抑える多チャネルD-Aコンバータ周辺のパターンニング
　アナログ・グラウンドは相互にベタで接続，ディジ/アナ相互のグラウンドはDAC直下で接続する
8-6 A-DとD-Aを内蔵したICの入出力のパターンニング
　AGND，DGNDともベタが基本，AGNDにはスリットが必要
コラム
　ミュート専用トランジスタとは
　OPアンプの入力端子の引き回し方
　D-Aコンバータの内部回路とディジ/アナ・グラウンド

第9章　バッファ・アンプからHDTV変換回路まで
　ビデオ応用回路の配線実例集
9-1 帯域が数十MHzのビデオ・アンプのパターンニング
　電流帰還型OPアンプとチップ部品で構成した
9-2 D-Aコンバータ周辺のアナログ系/ディジタル系の分離テクニック
　DACを挟んで，基板上でディジタル・ブロックとアナログ・ブロックをはっきりと分けるのがポイント
9-3 アナログ信号精度を確保したディジタル・ビデオ・エンコーダのパターンニング
　ディジタルとアナログのグラウンドをIC近くの1点でフェライト・ビーズを使って接続する
9-4 25M〜165Mp/sを確実に伝送する差動インターフェースのパターンニング
　差動ペア配線のパターン引き回しがポイント
9-5 同軸ケーブルによる1.485Gbps伝送出力のパターンニング
　マイクロストリップ・ラインを調整してインピーダンス整合をとる

第10章　広帯域アンプからVCO回路まで
　広帯域&高周波回路の配線実例集
10-1 入力インピーダンス1MΩ，フラットネス50MHzのOPアンプ増幅回路のパターンニング
　反転入力回路の浮遊容量を目安として0.5pF以下にする
10-2 50M〜6GHz広帯域アンプの性能を引き出すパターンニング
　FR-4は基本的に使用できない，tanδの小さい材料を選ぶ
10-3 直流から2.5GHzまでを切り替えるRFスイッチ回路のパターンニング
　配線パターン幅は1.8mm，Z0=50ΩのMSLとする
10-4 4GHz帯VCOのパターンニング
　ビア・ホールもインピーダンスをもつことに注意

第11章　リニア・レギュレータからゲート・ドライブ回路まで
　電源&パワー回路の配線実例集
11-1 表面実装型リニア・レギュレータの放熱用パターンの描き方
　データシートを利用して放熱バッドの大きさを求める
11-2 低電圧動作IC用DC-DCコンバータのパターンニング
　出力用グラウンドと内部回路用グラウンドを分けるのがポイント
11-3 フォト・カプラを使ったゲート・ドライブ回路のパターンニング
　ゲート配線を短くするのがポイント
11-4 専用ICを使ったゲート・ドライブ回路のパターンニング
　ゲート・ドライブ信号線と出力信号線はそれぞれ平行に近付けて配線する

Appendix 3　個人であっても1枚からの試作に対応してくれるところを探そう
　プリント基板製造メーカ一覧
Appendix 4　経費と時間のロスを未然に防ぐ
　基板発注チェック・リスト

第12章　EAGLE無償版のインストールと起動まで
　PCB-CADを使って基板設計を体験しよう
12-1 PCB-CAD EAGLEのダウンロードと無償版のインストール
　最新ツールをインターネットから入手する
12-2 EAGLEの起動と回路図入力の準備
　新規プロジェクトを作成する

第13章　PCB設計用回路図をEAGLEに入力する
　プリント基板設計用の回路図を作ろう
13-1 ディジタルICを回路図に追加する
　既存ライブラリをそのまま使う
13-2 ICの周辺回路を入力して回路図を作成する
　抵抗，コンデンサ，コネクタ，電源など

第14章　基板作成に必要な部品ライブラリについて詳述する
　部品ライブラリを追加して回路図を完成させる
14-1 ピン順と外形が同じ部品がある場合
　よく似た部品を探す…その1
14-2 パッケージだけが異なる場合
　よく似た部品を探す…その2
14-3 ネットでライブラリを検索する
　よく使われる部品は誰かが作っている
14-4 シンボルだけが異なる場合
　既存のパッケージを利用する
14-5 既存のシンボルをコピーして修正する
　よく似た部品を探す…その3

第15章　EAGLEのオート・ルータを活用してパターンを作ろう
　部品の配置，パターン作成と基板メーカへの発注
15-1 部品の配置とパターン作成
　オート・ルータで瞬時にパターンを描く
15-2 基板データの作成と発注
　CAMプロセッサでガーバ・データを出力