2018年 3月 の投稿一覧

基板のネジ穴についてちょっと書きます。

ネジ穴、といっても基板にネジを切るわけではないので、基板に開けるのはただの穴（スルーホール）になります。

しかし、この穴を開ける際に注意する点が結構あります。

１，ネジの直径から0.2mm以上余裕を取る

例えば3mmの太さのM3のネジなら3.2mm以上の径を取るのが普通です。

3mmぴったりでは誤差が会ったばあいに入りませんからね。

２，穴から基板の縁まで1.6mm以上開ける

基板の端に穴を開ける場合、あまりぎりぎりまで寄せてはいけません。

基板が細くなりすぎるとそこが欠けてしまいます。

通常、基板の縁と穴の間には1.6mm以上のスペースを開けます。

３，ネジ頭orワッシャーの直径＋ずれ＋誤差の空きスペース取る

ネジが通るということは、ワッシャーかネジの頭が基板の上に載るわけです。

ということは、その直径の中に部品やパターンが有ると壊してしまいます。

気をつけないといけないのは、穴が少しゆるく作っているので、上下左右にネジはずれます。

なので、φ5のネジ頭であっても、ズレを考慮するとφ5.1は必要です。

さらに誤差を考えるとφ5.2は必要です。

本当はもっと欲しいですが、上記は最低ラインです。

４，「３」の空きスペースはパターンを完全になくすか、銅箔むき出しにして金メッキする

ネジやワッシャーでぐりぐりやったらレジストがはげてしまいます。

なので、このスペースには一切パターンがないのが理想です。

しかし、それができない、あるいはネジを通してGNDを外と接続したいという場合があります。

その場合、GNDベタを置いてレジストをかけないで銅箔むき出しにします。

しかし、銅箔は錆びるので金メッキをするのが適切です。

５，裏面も同じことをする

うっかり忘れそうになりますが、基板の裏側にも筐体の受けなどがあたりますので、同じことを考える必要があります。

このように、意外とネジは面倒です。

以上、小田切でした。

回路設計では様々な測定器を使います。

・テスター

・安定化電源

・オシロスコープ

・スペクトラムアナライザー

・信号発生器

etc

会社ごとに機材の充実度は違えど、テスターやオシロスコープは必ずあると思います。

ですが、それ……「校正」出してます？

なんとなく「測定器」というと「精度が良くて絶対的なもの」と思ってしまいますが、そうではありません。

所詮ただの電子機器ですので、ズレもあれば経年劣化もあります。

つまり、そんなに信用できるものではないのです。

なので、測定器というのは本来、1年ないし2年ごとに「校正」ということをしないといけないのです。

これは、基準器（めちゃくちゃ高精度で厳格に管理されている機材）と照らし合わせて、値のズレがないか確認する作業です。

テスターであれば、電圧・抵抗値などですね。

通販サイトで適当に買ってきたテスターを校正せずにずっと使っている……

アマチュアならいいですが、仕事で使うのはアウトです。

3.3Vだと思ったら本当は3.4Vかもしれません。

そんな状態では正しいデバッグができません。

また、出荷する製品の検査で校正されていない測定器を使うとそれだけでアウトです。

最低でも出荷する製品の検査で使用する測定器は校正しましょう。

校正は構成を実施している試験機関は依頼することになります。

以上、小田切でした。

電子回路ののった基板を開発したら、まずハードウェア開発者がデバッグという動作検証を行います。

そして、問題なければソフトウェアの開発者の手に渡って開発が進みます。

……が、実際はそう簡単に行かないのです。

電源などはハードウェア開発者だけで確認ができます。

CPUにつながっているLEDの制御も、CPU用の開発環境からGPIOの制御ができればハードウェア開発者だけでもまぁ、みれないことはないです。（めんどいけど）

しかし、通信となるとお手上げです。

たとえば、UART通信。

SPI通信

I2C通信

etc

これらはCPUないのソフトウェアが出来ていないと動きません。

この通信バスにつながっているEEPROMなどもCPUからの通信がなければうんともすんともいいません。

つまり、動作確認が全く出来ないのです。

・ピン設定が間違っているかもしれない

・波形の品質が悪いかもしれない

そういったことは、通信ができる状態にならないと確認もできないのです。

ということで、結局の所、ソフトウェア開発者とハードウェア開発者の間で基板をやりとりしながら進めないといけません。

一箇所にいればまだいいですが、それぞれ違う場所にいるとまぁ大変。

と、こんなことであります。

以上、小田切でした。

電池駆動の製品でDCDCコンバータを使うとなると、効率が非常に大事になってきます。

それだけでも結構難しい問題ですが、「スタンバイ時間が長い」となるとさらに難しくなります。

電池駆動製品の場合、スタンバイのときは数十uA程度の電力で待機することになると思います。

スタンバイ時に1mAも消費していたら、スタンバイだけですぐに電池が終わってしまいます。

しかし、「大電力の時に効率がいい」設計をすれば低負荷のときにも効率がいいとは限りません。

軽負荷時に消費電力を下げるにはいくつかの工夫が必要です。

・消費電流が小さいDCDCコントローラを選ぶ

当たり前ですが、大事です。

DCDCコンバータのコントローラICでは数mA以上の消費電流が流れるものも多く、そんなものを選んでしまったらどうにもなりません。

・場合によってはFET外付けを選択する

最近のDCDCコントローラICはほとんどFET内蔵です。

しかし、FET外付けタイプではさらに消費電流が低いタイプがあったりします。

そういうときは、めんどうではありますが、FET外付けタイプを選択するのも手です。

・発振周波数が低いものを選ぶ

FETのON/OFFが切り替わる瞬間、つまりFETが半分ONになっているような瞬間があります。

そのときにはFETの抵抗が高い状態であり、電力がFETで消費されてしまいます。

また、FETのゲートを駆動するためにも電力が消費されます。

このような理由から、FETのON/OFFが変化する回数は低いほうが効率が良くなります。

つまり、発振周波数が低いほうが効率がよくなります。

その代わりに、大きいコイル・コンデンサが必要になってしまいますので、トレードオフで判断しましょう。

以上、小田切でした。

無線機器などの設計に関わると、

「日本国内の電波ってどういう割り振りになっているんだ？」

と疑問に思うことがよく有ります。

実際の設計では、「900MHz帯をつかいます！」とか「400MHz帯をつかいます！」とか決め打ちなので、日本国内のすべての電波の割り振り状態を知りたいということはあんまないんですけどね。

それでも、予備知識として見ておきたいということがあります。

そんなときは、総務省のWEBサイトをみればいい！

我ながらなんてひねりのない回答でしょうか。

総務省　周波数割当て

http://www.tele.soumu.go.jp/j/adm/freq/

見てみると分かるのですが、すべてぎっちりです。

隙間がありません。

隙間があるところはすべてアマチュア無線などに割当されるでしょうから、当たり前といえば当たり前で

す。

電波については下から上まで使い尽くされていることがよくわかります。

そして、すごく細切れです。

もっとざっくり区切ってあればいいのですが、すごく細かい刻みで用途が分かれています。

これではEUと電波周波数を合わせようと思っても無理なわけです。

これだけ細分化して用途が振られていれば、ずらそうにもずらすことができません。

この割当を見て仕事に活かすということはすくないかもしれませんが、いざという時のために頭の隅においておくといいと思います。

いつでも総務省のWEBでみることができます。

以上、小田切でした。

LDOのデータシートを見ると「最大出力電流：1A」などと書いてあると思います。

ですが、これは信じていはいけません。

なぜでしょうか。

最大出力電流1Aというのは、

・電流制限機能が1A以上になっている（1Aまでは電流制限が効かない）

・電流を制御している素子が1A以上耐える

といっているだけです。

「え、１Aに耐える素子が入っていて、電流制限も聞かないんでしょ？　じゃあOKじゃん」

と思うかもしれませんが、これが間違い。

一つ忘れている項目があります。

それは

熱

です。

「１A流したときの熱に耐えられるか？」はこの項目に入っていないのです。

この判断には「許容損失」という項目を見る必要があります。

例えば、このLDOの許容損失が基板実装時に2Wだとします。

5Vから3.3V 1Aを作る場合では、

LDOの損失＝(5-3.3)x1=1.7W

ですから、許容損失以下でOKです。

12Vから3.3V 1Aを作る場合では、

LDOの損失=(12-3.3)x1＝8.7W

ですから、許容損失を大きく超えてしまいNGです。

このように、入力電圧によってLDOの損失＝熱が変わってしまい、許容損失以内かそうでないかがかわってしまうのです。

ということで、データシートの電流表記を見るだけでなく、許容損失で実際にどれだけの電流が流せるか確認するようにしましょう。

以上、小田切でした。