プリント基板の設計例

 私が設計した基板の一部をご紹介します。設計のサンプルとしてご覧下さい。

 特定客先向けのものは掲載しませんでした。個人用に設計したものを掲載しました。


●1. 経験

 いくつかの会社に在籍していた時に設計したものを含め、数百種類はやりました。ほとんど、
 回路設計から基板設計まで全て一人でしたものです。中小、零細企業ばかりでしたから。

 最初は、図研のCR-3000で回路図入力を主に使っていました。基板設計は別の担当者に
 頼んでいました。OrCADやProtelも一時使いましたが、もう忘れました。
 CR-5000で基板設計の研修を受けて実際に仕事をしました。CADVANCE αも少し習いました。

 昔は、基板設計はワークステーション(HPとかSUN)でするもので、PC用の基板設計ソフトは
 使い物にならないと思いこんでいました。最初に使ったのがワークステーションだったからです。

 90年代前半、
 社内のワークステーションの台数は限られていて、回路図入力用には2台しかありませんでした。
 長時間占有すると怒られました。まだ新人だったので、どうしても時間がかかってしまいます。
 エラーが出て、何がいけないのか分からないし、色々いじっているうちにおかしくなったりして・・・。
 つながってはいけない配線同士がつながったり、あるいは逆に、切れてしまったり。
 回路図上はつながっているように見えても、ネットリストではつながっていないので、それが発覚
 するたびに、基板設計課から、おい!前田!!と怒鳴られていました。

 みんなの仕事が忙しくなり、時間を区切ってワークステーションを使うことになりました。出勤時間を
 ずらして、夕方から出社するようにした人もいました。
 PCだって、一人に一台ではありませんでした。みんなで共用していたのです。部品表なんかは
 手書きしていました。(20年ぐらい前の話)

 1994年頃だったか、エレクトロニクスライフという雑誌(廃刊)の付録に、KBANというフリーソフトが
 付いてきて(当時はフロッピーディスク!!)個人的に使い始めた最初の基板設計ソフトでした。
 当時はMS-DOSでした。

 それからPCBEをかなり使いました。簡単な基板ならいいけど、ネットリストとの連携がないので
 大規模な設計には向きませんでした。それしか無いから、回路図とパターン図を赤鉛筆で塗りながら
 根性で100ピンQFP2個をつないだりしましたが・・・。

 その後、K2CADだったか、シェアウェアも一時は検討しました。もしかしたらお金も払ったかも
 しれませんが、記憶にありません。ほとんど使わないままです。
 2007年頃から、現在までEagleを使い続けています。10万円払う価値はありました。

 これまで、だいたい片面から両面基板までで間に合うような物ばかりやってきました。
 多層板は意外と少ないです。もちろん、やればできます。その機会がなかっただけ
 です。(コストを抑えるため、可能な限り多層板を避けて両面板で実現するようにしていた)

 10数年前、まだ自分で基板設計が出来なかった頃、回路図を描いてから外注に基板設計
 を頼んでいました。基板寸法や回路の内容に対して、部品がおさまるのか、線が引けるのか、
 両面でいけるのか、全く見当がつきませんでした。外注が、これは4層じゃないと無理ですねと
 言えば、反論できなかったのです。

 部品が基板サイズにおさまるかどうかは、実物や原寸に切った紙を並べたりして、自分で
 確認していました。せいぜい、これくらいです。

 いま改めて振り返ってみれば、4層で作ったアレは、両面でもちょっと頑張ればいけそうだったと
 思います。
 超高速の回路じゃなかったし・・・ワンチップマイコンのクロック10MHz前後で、周辺はI/Oのみ
 でしたから、電気的な特性も厳しくありません。両面でもいけそうでした。言いなりになって、
 高い物を買わされていたのかもしれません。簡単に、できませんとか言うし。

 専門の基板設計会社も、これだと密度が、とか、複雑なので時間がかかりますなんて言って、
 高くしようとしていました。自分で基板設計ができないから、文句のつけようがありません。
 言い値を払って、頼るしかないんです。

 内容によりますが、両面で引く方が難しい場合もあります。あまりにも配線の密度が高まると、
 電源、GNDが切れてしまいます。隙間がなく、つなぎようがなくなったりします。4層ならば、
 どこでも内層につながります。その意味では、両面の方が難しいわけです。
 FPGAなどで、電源が何系統にもなることがあります。1.5Vと3.3Vと5Vが混在したりですね。

 どうしても片面でなければならない物があって、意地になってやった事もあります。
 0Ωジャンパーチップを多数使い、何とかまとめました。
 その基板は金属筐体に取り付ける物だったからです。どうしても片面にする必要がありました。

 組み込みマイコン制御用の基板が多いですが、LED用のアルミ基板もたくさん設計しました。
 チップマウンター用の座標データ、メタルマスク用データも数え切れないぐらい作りました。

 円形の基板を作り、製造工程、マウンターに流す為のノウハウも獲得しました。

 昔、パターンを手描きしてエッチングしたり、手貼りでアートワークしたり、
 鉛筆書きの回路図から、ネットリストを手作業で作るところからやったので、根本から理解する
 事ができ、良い経験になったと思います。


●2. 設計例について

 以下の図の縮尺は一定ではありません。
 実際は小さい物が大きく表示されていたり、その逆もあります。

 CAD画面のコピーですから、実際の基板の色とは違います。

 基本的にベタGNDを使用しているので、裏面のパターンが見えないものもあります。

 流用対策として、当HPのURLを重ねてあります。
 (昔、パターン図を広告に無断流用された事があるので)

 掲載時点で基板製作中のものを除き、全て、実際に製作したものです。
 それぞれ、実物の写真も載せました。


<説明> <基板画像>
★CREE XPシリーズ用のLED基板です。
文字の重ねがうまくできなくて、ほぼ隠れてしまいました。
6直列までできます。定電流回路内蔵です。


★上記とは外形が異なりますが、それ以外の仕様は
同一のLED基板です。

円形です。
レンズも取り付けることができます。


★ニキシー管 4桁用の基板です。
デコーダ、ドライバ回路を内蔵しています。

複数の基板を並べても、ニキシー管のピッチが
一定に揃うように考慮してあります。


★シュリンクDIPのICを、普通のDIPに変換する為の
変換基板です。


★VFD 4桁用の基板です。

ドライバ、フィラメント駆動回路を内蔵しています。
★キーボード基板です。

裏面のパターンは見えませんが、半田ジャンパーにより、
2通りの仕様に対応できるように工夫してあります。
LED照光内蔵の押しボタンスイッチの配線もしてあります。


★シャープの昔のパソコン(マイコン)用、フロッピーディスク
インターフェース基板です。MZ-1E05互換です。

但し、コネクタはD-SUBではなくて、より一般的な
MILコネクタの34ピンです。

ブートROM用のソケットもあります。(MZ-700対応)

一応、他のZ80システムにも使えるように、50ピンのBOX
ヘッダも実装可能としました。


★28ピンのPIC用、汎用マイコン基板です。
RTC、LCD、RS-232C、汎用入出力を備えています。

水深計などに利用されました。


★最初の方でご紹介しました、ニキシー管4桁基板及び
VFD4桁基板を制御するための基板です。

ARDUINOもどきになっています。(点線部分に注目)
RTCやRS-232Cインターフェースを内蔵しています。
汎用マイコン基板として使用できます。


★カードエッジ基板です。

カードエッジを汎用的に使い回せるように考えました。
ちなみに、端子が1本ずれているのは、MSXの仕様です。


★エクステンション基板です。
3つのコネクタを並列につないだものですが、けっこう
使い道があります。
ひとつは、カードエッジコネクタも実装できます。


★MSX用ユニバーサル基板です。

★MSX及び、PC-6001用ユニバーサル基板です。
もちろん、汎用のカードエッジ付きユニバーサル基板と
して使えます。


★DC/DCコンバータ基板です。

実物はとても小さいです。拡大してあります。


★PICの書き込み機の基板です。

マスターPICからコピーします。
数秒で書き込めるので、製造現場で重宝しました。

Eagleを購入して初めて設計した基板です。


★7セグLED用の基板です。

28ピンDIP(600mil/EPROM)とほぼ同じサイズです。

複数の基板を並べても、ピッチが一定になるように
考慮してあります。

見たら簡単そうですが、この限られたスペースに、
7セグを4桁並列にして、さらに、28ピンのマイコンまで
詰め込んでいます(裏面)。線を引いたら、部品を置く
スペースがないんです。物理的に無理です。
さらに小さい7セグ対応の基板も設計しましたが、4層
じゃないと無理でした。

最初から4桁などまとまっている7セグが市販されており、
それが無かった頃に比べたら、配線はずいぶん楽になり
ました。でも、このサイズは無さそうです。


★ATMEGA128を使用したマイコン基板です。

SDメモリカードスロットを備えています。
RS-485とRS-232Cを両方備えており、RS-485を利用して
イルミネーションのDMX制御を行いました。
RTC、そのバックアップ用のキャパシタを備えているので
年間スケジュールに従って運転できます。
キャラクタ液晶モジュールを取り付けることができます。
空きスペースは、仕様により回路を追加できるように
考慮したものです。


★AVR(MEGA168など)に対応した汎用マイコン基板です。

ENC28J60が実装できます。(DIP/SOP兼用)

「超低コスト インターネット・ガジェット設計」に載っている
実験ができます。


★疑似交換機の基板です。

ベル回路は子基板を載せるようになっており、この基板
には含まれていません。

ナンバーディスプレイ用のモデムIC
DTMF解読IC

電話機を2台まで接続できます。


★オンスクリーン・ディスプレイ(スーパーインポーズ)用
の基板です。もっとも初期のものです。

中央部にアナログ回路があり、デジタル系と明確に
切り分けてあります。

この次に、ほぼ同じ仕様でサイズをほぼ半分に設計し
直しました。(下の基板です)


★上記の基板の小型版です。
ほとんどチップ部品で構成することにより、小型化を実現
しました。半分以下となりました。


★これは最新のオンスクリーン・ディスプレイ基板です。

チップの半田付けは若い頃から得意ですが、さすがに
老眼で辛くなったのと、少量生産ですから、
基本的に挿入部品で構成しました。

基板サイズは、ユニバーサル基板ICB-88に合わせ
72×47mmとコンパクトにまとめました。


★PICのUSB開発基板です。

右半分は、ICSPを利用してPICに書き込みを行う為の
基板です。Vカットで割れるようになっています。


★パララックス社のプロペラ評価用基板です。

USB、PS/2コネクタ(マウス、キーボード)、
RS-232C、VGA、マイク入力、スピーカ端子を備えて、
様々なデモやプログラムの開発に活用できます。
★セールス電話撃退機の基板です。

ずいぶん前から、0120で始まる番号のセールス電話が
多くて迷惑ですが、これはそれを撃退する為に開発した
ものです。

ナンバーディスプレイの契約が必要です。

かかってきた電話が0120だったら、この基板が代わりに
電話をとってくれます。

そして、「ぼく、ドラえもん」という音声を、相手が電話を切る
まで何度も繰り返します。
セールス電話をかけてきた側には、余計な電話代がかかる
というわけです。

マイクロSDメモリスロットを備えており、着信記録がとれま
す。

結局、固定電話を解約したので、これは不要となりました。
究極のセールス電話対策ですね。回線の解約は。


★昔のセガのパソコン(ゲーム機)SC-3000の復刻基板
です。

100%完全互換ではありませんが、たいていのゲームは
動作します。

ついでに、シリアル通信(8251/USB経由)も備えました。

PIC16F877も載せたので、色々応用できると思います。
(データバスにつながっており、I/Oアクセス可能)


★複数のセンサからの信号により、音声信号を切り替える
装置の基板です。

かなり大きい基板です。
中央右寄りのVカットで割り、2階建てで組み込みます。
★FPGA評価ボードです。
1chip MSX と互換性があります。

オリジナルを当時購入し、所有しています。

FPGAの中身を色々いじくり回すのもいいけれど、
オリジナルは極力保存したい気持ちがあります。
そして先日、電解コンデンサが液漏れしているのを発見し、
ショックでした。
ハードウェアもバックアップが必要と思い、作りました。

これは4層ではなく、両面板です。

オリジナルのコピーではありません。回路図から全て入力
し、大きめのサイズにゼロからレイアウトしました。

基板外形寸法は、210×148mm、つまりA5サイズです。
A4用紙を半分に折ったサイズです。

USBシリアルI/Fと、PIC16F877、そして電源ON/OFF制御
の回路を追加しました。PICはバスにつながっているので
I/Oデバイスとして利用できます。

少量生産の為、極力チップ部品を無くし、ほとんどを
リード部品で構成しました。数枚程度でマウンターを
動かせませんから、QFPなどは手ハンダです。

白ベタは、シリアル番号やバージョン等が記入できるように
したものです。カートリッジを差し込んだときに干渉するので
空きスペースにした部分です。


★上記基板のミニ版です。

基板外形寸法は、95×72mmです。
ユニバーサル基板ICB-93(秋月電子AE-B2)と同じ
寸法です。

必要最低限の機能に絞り、小型化しました。





★VHF帯の送信機(ワイヤレスマイク)です。
 この外形からお分かりのように、例の清涼菓子
 ケースに入れることができます。
 昔、ホーマー(共和製作所)から出ていた、
 ワイヤレスマイク FM-WL303 を懐かしく思い出しながら
 設計しました。(回路は全く異なります)

2014/05/11記
★PC-8801用のユニバーサル基板です。
 ご要望を受けて、設計・製作しました。
 72ピン(36ピン×両面)のカードエッジ端子が付いて
 います。汎用のユニバーサル基板としても使用可能です。

2014/05/11記
★PCM音声再生基板です。
 昔、エレキットから「おしゃべりさん」というキットが出て
 いました。そのROMだけ在庫処分時にたくさん買っていた
 のです。ただ持っていてもしょうがないので、活用する為、
 わざわざ再生用の基板を作ったというわけです。

 ROM、またはPICから8ビット(またはPWM)を出力し、
 任意の波形を発生させる用途にも応用可能です。

2014/05/11記
★MSX用の拡張スロットボックス、メイン基板です。

 本当は(回路的には)4スロットにできるのですが、
適当なケースが見当たらなかった為、やむを得ず、
3スロットにしました。

 FPGAを使用することにより、TTLでは大きくなりがちな
ロジック回路をコンパクトにまとめました。


2014/06/30記


★MSX用の拡張スロットボックス、バッファ基板です。

 各信号をフラットケーブルで長く延ばす為、バッファにて
増幅しています。さらに、バッファの方向制御などの
ロジックも含んでいます。

 専用のカートリッジケース(アクリルをCNCにて切削)
に組み込みます。

2014/06/30記


★MSX用の増設RAMカートリッジの基板です。

 DIPとTSOPの兼用パターンにしました。
 バックアップも可能です。

 専用のカートリッジケース(アクリルをCNCにて切削)
に組み込みます。

2014/06/30記


★「さんすろっと」用の電源連動ユニットです。

 MSX側の5V電源がONになってから、「さんすろっと」
側の電源をONする為の回路です。これを組み込むと、
手動スイッチは不要となり、また、似非RAM使用時の
不具合も解消します。

 リレー、またはパワーMOSFETの兼用パターンとなって
います。

2014年9月8日記
★ ALTERA EPM3064 搭載のCPLDボードです。

 DIP 40ピン と、ほぼ同じ寸法です。

 JTAG端子、3.3Vレギュレータを搭載していますので
あとは入出力信号をつなぎ込むだけです。

 ソケットやブレッドボードに差し込んで、使いまわしも
できます。
★ フラッシュROM 29F040 を DIP 32ピン に変換する
 基板です。

 DIP 32ピン と、ほぼ同じ寸法です。

 そのまま、29F040のDIPパッケージとしても使用できる
ほか、ジャンパー切替によって、27256相当としても
使用できます。
★ CASIO PV-7 用の カセットインターフェース 基板です。

 カセットインターフェース FA-32 別売となっていた
カシオ製MSXに使用できます。

 FA-32の複製品ではありません。独自に設計しました。

 ICレコーダなど、再生信号のレベルが小さくても 
ロードできるようにアンプを内蔵しました。

 波形整形回路や、マイコン内蔵で、マニアックな機能を
備えています。

 現在では使わないかもしれませんが、リモートのリレー
も内蔵しています。簡単なON/OFF制御にも応用可能
です。
 


★ エクステンション基板 MPC-FC50P3の新型、P4です。

 切り離し用のスイッチが実装できるようにしました。
 「あと差し」が安全にできます。

 電解コンデンサをチップ積層セラミックに変更し、
スッキリしました。
★MSX用のおしゃべりカートリッジ基板です。

 アクエスト社の音声合成LSIを4個まで装着可能。
男声、女声など、色々組み合わせて遊べます。

 フラッシュROM搭載。

 マイクロSDスロットも搭載しています。(ソフトは
現時点※ではサポートしていません)

※2014年

 SPIを他の用途にも応用できます。
 RTC、シリアルSRAMの拡張子基板有り。


★コントローラ信号変換基板

 スーパーファミコンのコントローラを、MSXで使える
 ように信号を変換する基板です。
 Dサブコネクタの中に、スッキリ組み込めます。

 裏面にもチップがビッシリです。


★トランジスタ式 デジタル時計

 ICを使わず、全てトランジスタ、ダイオードなどの
 ディスクリート部品だけで構成した、デジタル時計です。

 部品の数量は、トランジスタ203個、ダイオード590個、
 抵抗517個、LED75個、コンデンサ151個、その他13個
 です。合計1,549個です。

 基板の穴数は3,801個です。

 外形寸法 320×250mm

 巨大な7セグ(16セグ)表示もインパクトがあります。

 普通の電子工作キットでは満足できない、
 半田中毒?の方にオススメです。


★FPGAボードのマイナーチェンジ版です。

ミスしてジャンパー線でつないでいた所を全部修正しました。
おまけ回路(使っていない)を削除しました。
JTAG端子を追加しました。
大きいモニタに接続した時に少し気になるノイズを対策しま
した。
部品の入手状況に合わせて、使用部品を変更しました。


★デジタル時計キットです。

最近のデジタル時計キットは、PICなどのマイコン1個で
簡単にできるので、ハードウェア的には、かえって面白く
ありません。

物足りない方もいらっしゃるでしょう。

上記のトランジスタ式なら、もう一生分の製作欲求は
あるいは満たされるかもしれませんが、確かに製作は
大変でしょう。

このキットはカウンタのICを組み合わせて設計されて
いますから、原理を学ぶには良い教材と思います。

ICは9個、LEDは45個と手間かもしれませんが、適度に
製作を楽しめると思います。


★「らむまっくす」の改良版です。

切り離しスイッチを追加しました。

SRAMはDIPでもSOPでもどちらでも実装可能としました。


★MSX用の8255基板です。

もちろん汎用I/Oとして使えますし、フラッシュROMも搭載
しているので、ROMカートリッジとしても活用できます。

CPLDにバス周辺のロジックをまとめ、スッキリしています。

PICとPS/2(ミニDINコネクタ)を追加すると、PS/2キーボード
をMSXに接続する為の変換機としても使えるように設計しま
した。(実験段階)


★トランジスタ式 デジタル時計 Ver.2

旧版にさまざまな改良を施し、組み立てやすくしました。
★MSX用のSCSIインターフェースです。
 MEGA SCSI 相当の物です。

 メガROMコントローラは、ゲームカートリッジの物では
 なく、CPLDで作りました。従って、入手の心配が
 ありません。

 SCSIコネクタは、50ピンのボックスヘッダに加え、
 昔のMacintoshで使用されていたD-sub25ピンも
 備えております。


★MSX用のメガROM、RAMカートリッジです。
 似非RAM 相当の物です。

 これも、
 メガROMコントローラは、ゲームカートリッジの物では
 なく、CPLDで作りました。

 独自に作ったので、ゲームカートリッジを探す必要が
 なくなっただけでなく、ASC仕様やコナミ仕様など、
 さまざまに切り替えて使えるようになっています。

 SRAMは1メガバイト搭載しております。
 フラッシュROMも搭載しており、SRAMと切り替えて
 使用可能です。


★MSX用の音源カートリッジです。
 YM2608B を使用しています。
 特注で1枚のみ、設計・製作したものです。

 この基板は、客先への1枚のみ納品で、ほかの方には
 売らない事になっています。欲しい方もいらっしゃるかも
 しれませんが、どうか、ご了承下さい。

 基板図の公開許可を頂きましたので、ここに掲載します。


★MSX用のイーサネット・カートリッジです。
 ついにMSXもネットにつながる時代となりました。

 海外にはOBSONETが以前から有りましたが、本機は
それよりも性能が上です。ソフト的にも使いやすくなって
います。

 フラッシュROM、EEPROM(MACアドレス)も搭載して
います。

※試作後の改良にて、さらにSRAMを搭載しましたので
 余るぐらいのワークエリアが使えます。


★MSX用のSDメモリ・カートリッジです。
 


★MSX用の拡張スロットボックス「よんすろっと」
 バッファ基板です。



(金端子を汚さない為に、作業中は必ずマスキングテープを
貼ります。これは重要です。)
★MSX用の拡張スロットボックス「よんすろっと」
 メイン基板です。

 すっきりしていますけど、CPLDによってロジックを小さく
 まとめたのと、カートリッジと干渉しないように、左側に
 集める必要があるからです。


★MSX用 シリアルインターフェース

 RS-232C(D-sub9Pコネクタ)に加えて、Wi-Fiまたは
Bluetoothモジュールを搭載しており、スイッチで切り替え
て使用可能です。

 限られた基板サイズに、部品をギッシリ詰め込みました
が、さすがに両方のモジュールは搭載できなかった為、
製品としては、Wi-Fi、Bluetoothの2種類になります。

 ※現在、Bluetoothのみ。



★RTC子基板

 「サロンdeふぉ〜」(おしゃべりカートリッジ)用の
RTC子基板です。

 これを装着すると、時計・カレンダー機能を追加する
事ができます。




★PS3/RS232Cコンバータ





★MSX用 プリンタインターフェース カートリッジ
 DACサウンド出力、ミキシング入力付き
 LEDにてデータ表示付き
 
 通販はこちら




★バスモニタ基板
 TTLレベルの信号入力を64点まで、LEDで表示します。
 昔のコンピュータの操作パネルみたいでキレイ。
 複数の信号を同時に見る場合に便利。
 SCSI、FDD、IDE、MSXのバスなど。
 ±12Vまでの過電圧保護付きだから、MSXのバスを
 そのままつないでも問題ありません。


★VDP基板
 SEGA用のVDPを搭載した、MSX用カートリッジです。


★変換基板 nutube 6P1 用
 nutube 6P1をユニバーサル基板やブレッドボードへ
 実装容易にする変換基板です。


★MZシリーズ用 FDD I/Fボード MNZ-200
 従来のMNZ-100の改良版です。
 CPLDによって集積化し、IC点数を削減しました。
 バックアップRAMからのブートも可能です。
 FDDコネクタは、MZ純正のDサブ37Pと、AT互換機用
 ケーブルが使える34Pの両方を備えました。そのドライブ
 は0,1または2,3いずれか、ジャンパーで切替可能です。


★MZシリーズ用 RS-232Cボード MNZ-SIO2
 シャープ純正MZ-1E24と互換性があります。
 RS-232CのDサブ9Pコネクタのピン割付は
 現在のPCと同じにしました。
 ch.BはUSBとしました。PCとの接続を想定しています。
 I/OアドレスはDIPスイッチで任意に変更可能です。


★MZ-80B用カセットI/Fボード
 メインボードに装着されている8255を抜き、代わりに
 このボードを差し込みます。
 内蔵カセットデッキが壊れても、このボードを使えば
 外部にICレコーダなどを接続してセーブ、ロードが
 できます。


★特殊表示器用基板
 マイコン内蔵フルカラーLEDを使用し、面白い表示を可能
にします。




★FDD外付BOX用基板
 3.5インチ標準FDD及び薄型用のコネクタも各2個ずつ
備えました。
 ドライブ番号の指定用DIPスイッチも搭載。




★終端抵抗基板
 拡張スロット用の終端抵抗基板です。


★50ピン引き出し基板
 カードエッジコネクタからボックスヘッダへの引き出しに
使用します。

 MZ-700/1500の背面コネクタ用にいかがですか?

 3番目の写真は、SEGA SG-1000IIに取り付けた状態で
す。この方向でないと取り付けできません。本体は少し
浮かせてあります。




★MSX/SC-3000両頭基板
 

 


★MZ-700/1500用 拡張スロットのバックプレーン基板
 (メイン基板は別)




★NEXTOR対応基板
 「サロンdeふぉ〜」(MPC-MOEV5665)をNEXTORに
対応させる為の増設基板です。
 フラッシュROMとメガROMコントローラを内蔵しています。
 このカートリッジの中に、メイン基板と、この基板の2枚が
うまく詰まっています。

 サロンdeふぉ〜 の初代から全てに対応可能です。




★FDDドライブ番号変更基板
 これを中継すると、ドライブ番号を任意に変更できます。


★MZ-700/1500の50ピンコネクタから、MZ用拡張ボード
 の44ピンへ変換する基板

 これを使うと、50ピンコネクタにMZ用拡張ボードを接続
できます。但し、50ピンの中に電源は元々含まれていません。
MZ本体の50ピンコネクタからは電源が得られない為、
ボード側には別に5Vを入力する必要があります。その入力
端子も備えています。




★MPC-EX256基板
 MSXにSC-3000のI/Oを追加する基板です。
 ・キーボードI/F
 ・ジョイスティックI/F
 ・SN76489サウンド(CPLD内に集積)
 ・カセットI/F SAVE/LOAD

 さらに、下記の機能も備わっています。
 ・DAC出力 (MSXの91hまたはA4h)
 ・カセットI/FのLOADモニタLED


★猫の手リモコン
 MSX用の受信ユニットです。
 (左は初期バージョン、右は現行バージョンです。
 違いはLEDの数だけです)


★猫の手3号B
 スーファミ用コントローラを赤外線送信に改造する為の
基板です。


★猫の手3号C
 プレステ用コントローラを赤外線送信に改造する為の
基板です。


★MPC-SCMX1
 SC-3000/SG-1000のカートリッジを、MSXで読み込める
ようにする為の変換基板です。

 2番目、3番目の写真は、専用のケースに組み込んだ状態
です。
 実際にBASICカートリッジを装着し、MSX上でROMを読み
起動しました。

 MPC-EX256基板を併用すると、サウンド発生できますし
専用キーボード、ジョイスティックも使えて、カセットの
SAVE、LOADも可能となります。






★サロンdeふぉ〜 の最新版です。

 メモリカードスロットを、抜き差しのしやすい位置へ移動
しました。

 OK-01(NEXTOR対応基板)との組み合わせ前提の為、
フラッシュROMのパターンを削除し、配線を整理して
スッキリしました。

 そのほか、細かい改良を施してあります。




★以下、新しいものができたら追加していきます。

(自分用のメモ: 表→行の追加→下へ追加) 


●3. 設計 (既存設計からのアレンジ例)

 既存の設計から、その小型バージョンへのアレンジ例を示します。

 以下にご紹介するのは、FPGA評価ボードの大きい物から、小さい物を設計する過程です。
 仕様的に不要な部品を、回路図からどんどん削っていきます。
 また、使用する基板サイズにおさまるように、大きい部品は小さい物に変えたり、
 あるいは回路自体をもっと簡単に、部品が減るように設計変更したりします。

 なお私は、基板設計をする時の習慣として、随時、画面を保存するようにしています。
 作業に夢中になっていて、それを忘れてしまい、間隔が空いてしまう事もありますが・・・。
 あとで過程を振り返るのが目的です。
 ファイル名には、日付と、その日の通し番号をつけるようにしています。

大きい基板の設計をコピーして持ってきて、
回路図から不要な部品を削りました。

目標とする基板サイズを描き、そこにだいたいの配置を
してみます。

見づらいですから、ラッツ表示はOFFにしています。

まだチップ部品に変更していない抵抗などがたくさん
あり、明らかにこの基板サイズにはおさまりません。
さらに、配置検討を進めました。

時々、ラッツ表示ONして、つながり関係をみながら
部品を動かしてみています。

LEDなんかφ3のラジアル品、そのままですね。
入り切れません。
本当に、このサイズにおさめる事ができるのでしょうか?
前のものとあまり変わらないようですが、
少しずつ部品を置き換えたりしています。
14ピンのDIPのICをワンゲートにしたり、・・・
まだ、抵抗はアキシャルのままです。

電解コンデンサは、チップにしないほうが良いです。
チップは、意外と床面積をとります。ラジアルの方が
マシな場合が多いです。
絶対とは言いませんが・・・条件により判断します。

チップ電解は、手ハンダを想定しているなら付けにくいし、
よくアイツら、液漏れを起こしてるから嫌いなんだよね。
基板サイズにおさまらない部品が少なくなってきました。

アキシャル抵抗はチップに変えました。

この基板サイズにおさまる見通しが立ちました。
入りそうですね。

左側にあるDサブコネクタは、ギリギリまで追い出して
どうにか載りそうです。2つ載せたいけど、2つは無理でした。
極力、実装は片面だけにしたいものです。
実装の工程は少ない方が良いです。
ただ、FPGAのパスコンは、裏面に置くしかないようです。
電気的にも、理想に近いでしょう。

私の経験では、表面実装が始まった頃、
パスコンのチップのみハンダ面にボンド付けしていました。
まだ3216とか、いま思えばでっかいチップでね。
マウンターも遅かったから、私もやったけど、チップを
ピンセットでつまんで載せる作業も並行的にしていた。
FPGAの電源は複数の系統があります。
3.3Vと、1.5Vです。それぞれの電源プレーンを
分けました。

大きい方の基板を設計した時に、その境界線を
シンボルの中に入れておきましたので、それを
参照しながら、あとでベタを置いていきます。

載りきれない部品を裏面に配置したりして、
なんとかおさめていきます。
すべての部品が基板サイズにおさまりました。

ロゴマークや基板の型番を入れる場所は、
最後に考えれば良いでしょう。

書き忘れましたが、部品のシルクは配置検討時、
部品に重ねるようにしています。
シルク文字のレイヤーだけ表示OFFにしてもいいけど、
要するに、少しでも見やすくするための工夫です。
ちゃんとパターンが引けるか、
大きな障害がないか、見通しをたてます。

マウンターは使いませんが、一応、認識マークを
入れました。これは習慣にしておいて間違いないです。

本当にマウンターを使うなら、捨て板と、捨て板にも
マークと、Vカットと、基板単品じゃなくて面付けしたりとか、
あれこれやらなければならない事があります。
どんどんパターンを引いていきます。

表示が重くなるので善し悪しですが、
私は、早い時期にハンダ面のベタを発生させます。
そうすると、GNDのラッツが減って見やすくなります。

ベタの表示が邪魔な場合は、RIPUPすれば消えます。
FPGAの電源ベタを引き、VIAを打ちました。

4層基板だったら、これを内層に置けば色々と楽に
なりますけど、コストを考えて、両面基板で設計しようと
しています。
どんどん線を引いていきます。思ったよりスムーズで、
もうロゴマークを入れる場所を考えたりしています。

いくつかの部品は置き場所に悩み、基板の外側に
仮に置いたりしています。
ロゴマークの場所は最終的には右上になりました。
まだ左の中央あたりにあります。

部品配置さえよく考えて決めれば、あとは線を引いて
いくことに専念します。
その過程で、部品を動かす必要が出てくることも
ありますが、大きな変更はほとんどありません。
電源配線などをいじっています。

全体の進捗としては、パターンは90%ぐらいじゃない
でしょうか。

右上のタクトスイッチあたりのリセット回路は、まだ
部品を配置していません。
ロゴマークが最終の場所に移動した。
電源入力部の配線をベタにして強化しました。
部品面のベタも発生させました。

リセットICなどを配置しました。
ゴールが見えてきましたね。もう少しです。

両面基板ですから、ベタGNDを分断しないように
注意しなければなりません。
部品を配置して、パターンを引くと、どこかで切れて
しまいます。注意深く、確認します。
だいたい引けたようです。

あれこれ確認しながら、問題があれば修正します。
ここまでくると、ほとんど細かい修正ばかりです。

一部、ラッツが残っています。(左下のSOPスイッチの
あたり)
たぶんGNDが浮いたのでしょう。
どこかをいじっているはずですが、ほとんど違いは
分かりません。
はい、完成です。

しかし、ミスはつきものです。

各レイヤー単独、あるいは重ね合わせたりして、
問題がないか、隅から隅まで丹念に見ていきます。
拡大したり、あるいは全体を見たりします。
基板ができあがってからヘマに気づくとガッカリします。
仕事だったら、即、時間とお金の損失です。
チェックにはできるだけ時間を割り当てます。

 また、昔話ですが・・・

 昔はプロッターで、各レイヤーごとにA2とかA1サイズだったかな、少なくとも倍寸の図面を印刷して、
それをライトテーブルにかじりついて、一日中調べていました。

 自分一人でチェックするのは良くなくて、必ず第三者を加えて、チェックする決まりでした。
 二人一組で、一人はネットリストを読み上げ、もう一人は図面上の該当個所を塗りつぶしていきます。

 当時、プロッター出力には時間がかかって、早くチェックにかかりたいのに、なかなか終わらない。
基板設計課の担当から、設計が終わったから検図してくれと連絡があって行くと、まだ終わらないぞと、
プロッターが忙しく動いていました。

 若い人は見たことがないかもしれないが、ペンがカチャカチャ動きながら、図を描いていくのです。

 いわゆるX-Yプロッターと呼ばれていたものは、平面があって、そこにA4とかA3用紙を置いたら、
ペンが動いて図を描きます。

 私たちが基板設計で使っていたのは、ペンプロッターといって、かなり大型のものでして、
用紙自体を送ったり戻したりしていました。ペンは現在のインクジェットのプリンタヘッドみたいに
左右方向に動いていました。用紙はそれとは直角に送ったり戻したりするわけです。

 そのプロッターの写真を見れば、くどくど説明する必要もないんでしょうけど。
 (→ご参考

 のちに、ペンからインクジェットに変わりました。大判のプリンターですね。印刷されるものは、
ペンで描いたイメージとそう変わりませんでした。印刷にかかる時間は短くなりました。

 ちなみに、ペンは何色かあって、シャープペンシルもあったと思います。どうやって芯をノックする
のか?とか、考えていました。自動繰り出しとかいうやつ?

 あと印象に残っているのは、プロッターのインクが「臭かった」ことです。
 汚い話でスミマセン。 つばを吐いて、それが乾いたみたいな臭いがしました。気になってた。

 カルコンプだったっけ、あのプロッターのメーカーは。もう忘れた。

 プロッターに使っていた用紙はトレーシングペーパーという、半透明の紙でした。
 基板は複数のレイヤーから構成されていますから、各レイヤーごとに出力したものを重ねて見る
には便利でした。

 トレーシングペーパーを使うもう一つの目的は、コピーするためです。
 コピーといっても、A2とかの大判のコピー機(PPC)はありません。そういった大判の場合、
青焼きコピーが主役でした。
 感光紙と重ねて、青焼きの機械にかけると、感光紙に図面が焼き付けられて、現像されて
出て来るという仕掛けですな。リコピーとか言う名前だったような。

 そういう原理だから、図面は光が通る紙に描かないといけないのです。

 青焼きコピー、これもまた独特の臭いがしました。酢酸の臭いだったのかな。

 「青写真を描く」といった言葉がありますけど、これは設計図を指しているわけです。
 そこから、計画や、未来の抱負、という意味になります。

 年輩の方から、「これを焼いてきて」とコピーを頼まれた事がありませんか?
 コピーをすることを「焼く」といっているのです。火を付けて燃やすことではありません。
 これは青焼きから来ていると思います。

 そういえば、写真も「焼く」、「焼き付ける」、「焼き増しする」などと言いますね。
 いや、これらの言葉も最近全然聞かないけど・・・。

 語源を知らないのか、データを「USBメモリに焼く」と言っている人がいました。

 CD-Rに焼く、は正しいでしょう。USBは焼かないのです。

 詳しく知らなくて、間違っていたら済みませんが、
 CD-Rはアゾ系色素でしたっけね。青焼きコピーはジアゾとか言っていましたけど、そういう点で
 つながりがあるのかなと思います。面白いです。

 ROMも焼くんですけど、それはヒューズROMの時代で、EPROMのフローティングゲートの時代からは
 焼いていません。
 ヒューズROMは本当に半導体のヒューズを焼いて、記憶をさせていました。
 初期のPALもそうでした。

 すばらしい景色を、まぶたに焼き付ける、という言葉は、強く印象に残った、残っているという意味
 なのでしょうね。


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