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等長配線

現在設計中の回路において等長配線が必要な箇所があるため、調べてまとめる。

ネット上で等長配線について調べてみると、ミアンダ配線を行うとよく見かけた。

しかし、ミアンダ配線は広いスペースが必要になることと、配線長が長くなり信号品質を低下させるということが分かった。また、まったく同じ距離での配線はほぼ不可能であることも設計していく中で分かった。信号配線の等長配線

同じ距離での配線が不可能なのでどれだけの誤差が許されるかも調べる必要が出てきた。

Kicad上ではミアンダ配線による配線長の調整はできるが、それ以外の方法は見つからなかったので、何度も引き直しできるだけ差が少なくなるようにするしかなかった。自分が行った手段を示しておく

  1. 等長配線したいものを近くに配置する。
  2. できるだけ直線でそれらを結ぶ。
  3. Kicadの調整したい配線上で右クリックを行い、[ドラッグ(自由角度)]でさらに直線に近くする。
  4. 調整した配線の中央に元線をつなぎ距離を測る。
  5. これを何度か繰り返すことで誤差を小さくする。

以上の方法で誤差を0.065㎜にすることができた。(画像のREFCLOCK部分)

次にこの配線の誤差がどれだけ信号に影響が出るか調べ、伝搬遅延時間を求める近似式を見つけた。基板設計時に役に立つ近似式

その近似式を用いて現在作成中の回路での遅延時間を調べたところ、紙フェノール(比誘電率4.64)を用いた場合0.367[ps]、ガラス-エポキシ(比誘電率4.73)を用いると0.370[ps]となった。この遅延時間は信号が30MHzの場合、周期に対する誤差率がそれぞれ1.10E-5[%]、1.11E-5[%]となり、動作に影響が出るほどの遅延ではないと考えられる。

現在作成している回路はこの誤差0.065㎜の配線で続ける。

AD9851動作確認

目的
これから実験で使用する回路の作成とその回路の動作確認を行う。

実験方法

  1. 以前作成されたプリント基板に素子を実装する。
  2. クリスタル、コンパレータ、AD9851試験基板、オシロスコープ、電源、papilioを接続する。
  3. PCで「AD9851制御システム」にある「read me」を参考にして、PC側の準備をする。※AD9851制御システムは以前作成されたものである。
  4. 周波数を制御し、オシロスコープで観測。

実験結果
実験結果を以下の写真に示す。


作成した回路

必要なものを接続した様子

動作時のオシロスコープの様子

考察
動作時にノイズが多いと感じたので、回路の改良を行いノイズ軽減を目指す。