回路図
回路図の絵画的スタイルと回路図的スタイルの比較
一般的な回路図記号（米国記号）
ステートマシンの一種である4ビットTTLカウンタの回路図

回路図（または配線図、電気図、基本図、電子回路図）は、電気回路を図式的に表現したものです。図式的な回路図では部品のシンプルな図が用いられますが、回路図では回路の部品と相互接続を標準化された記号表現を用いて示します。回路図における回路部品間の相互接続の表現は、必ずしも完成した機器の物理的な配置と一致するとは限りません。[ 1 ]

ブロック図やレイアウト図とは異なり、回路図は実際の電気接続を示します。配線とそれらが接続する部品の物理的な配置を示すことを目的とした図面は、アートワーク、レイアウト、物理設計、または配線図と呼ばれます。

回路図は、電気・電子機器の設計（回路設計）、構築（ PCBレイアウトなど）、保守に使用されます。

コンピュータサイエンスでは、ブール代数を使った式を視覚化するときに回路図が役立ちます。[ 2 ]

シンボル

回路図は記号を用いた図であり、記号は国によって異なり、時間の経過とともに変化してきましたが、現在では大部分が国際的に標準化されています。単純な部品には、デバイスの物理的構造の特徴を表すことを目的とした記号が付けられていることがよくありました。たとえば、抵抗器の記号は、その部品がインダクタンスを生成しないような方法で巻かれた長いワイヤから作られていた時代にまで遡ります。インダクタンスが生成されると、それはコイルになります。これらの巻線抵抗器は現在、高電力アプリケーションにのみ使用され、より小さな抵抗器はカーボン組成物(カーボンとフィラーの混合物) から鋳造されるか、金属フィルムでコーティングされた絶縁チューブまたはチップとして製造されています。したがって、国際的に標準化された抵抗器の記号は現在、ジグザグの記号の代わりに長方形に簡素化され、内部にオーム単位での値が記載されている場合もあります。あまり一般的ではない記号は、導体を表す線の片側に、前後に並ぶピークの列だけです。

回路図における配線交差記号。絶縁交差線を表すCAD記号は、非CAD形式の旧式非絶縁交差線記号と同じです。混乱を避けるため、非CAD回路図では、絶縁交差線を表すCAD形式の記号ではなく、半円状の配線「ジャンプ」記号を使用することをお勧めします。これは、旧式の記号（正反対の意味）との混同を避けるためです。CAD回路図と非CAD回路図の両方において、4方向配線接続には、接続線をT字型にずらして配置する新しい方法が推奨されています。[ 3 ]

かつては、リード線間の接続は単純な線の交差でした。コンピュータによる製図の登場により、交差する2本の電線の接続は、接続を示す「点」または「点」を付した電線の交差で示されるようになりました。同時に、交差部分は「点」を付さないものの、同じ交差に簡略化されました。しかし、点が小さすぎたり、誤って省略されたりすると、このように接続されている電線と接続されていない電線を混同する危険性がありました（例えば、コピー機で数回印刷すると「点」が消えてしまう場合がありました）。[ 4 ] そのため、4方向の電線接続を表す現代の方法は、まず直線の電線を描き、次に他の電線を「点」を付した接続線として交互に描くことです（図を参照）。これにより、混乱を招かず、明らかに交差ではない2つの独立したT字型接続が形成されます。[ 5 ] [ 6 ]

互いに絶縁された交差する電線については、一方の電線がもう一方の電線を「飛び越えている」ことを示すために、小さな半円の記号が一般的に使用されます[ 3 ] [ 7 ] [ 8 ]（ジャンパー線の使用方法に似ています）。

一般的なハイブリッドな描画スタイルでは、T字型の交差と「点」の接続、そして絶縁された交差を示す半円状の「ジャンプ」記号を組み合わせています。この方法では、小さすぎて見えない「点」や誤って消えてしまった「ジャンプ」でも、明確に区別することができます。[ 3 ] [ 7 ]

回路図では、部品の記号には、部品リストの記号に対応する記述子または参照記号が付けられます。例えば、C1は最初のコンデンサ、L1は最初のインダクタ、Q1は最初のトランジスタ、R1は最初の抵抗器です。部品の値や種類は、多くの場合、図の部品の横に記載されていますが、詳細な仕様は部品リストに記載されます。

参照指定の詳細な規則は、国際規格IEC 61346に規定されています。

組織

回路図は、メインの信号または電源パスのフローと同じ順序で、ページ上で左から右、上から下に配置されるのが一般的ですが (普遍的ではありませんが) 慣例です。たとえば、ラジオ受信機の回路図では、ページの左側のアンテナ入力から始まり、右側のスピーカーで終わります。各ステージの正電源接続はページの上部に向かって示され、接地、負電源、またはその他の戻りパスは下部に向かって示されます。保守を目的とした回路図では、回路を通る信号の流れを理解しやすくするために、主要な信号パスが強調表示されている場合があります。より複雑なデバイスでは回路図が複数ページにわたるため、図面の異なるシート間の信号の流れを示すために相互参照シンボルを使用する必要があります。

回路図や電気技術で使用されるその他の文書タイプの作成に関する詳細な規則は、国際規格IEC 61082-1​​ に規定されています。

回路図は、他のエンジニアリング図面と同じ標準化されたタイトル ブロックとフレームを使用して描かれることがよくあります。

リレー ロジックライン ダイアグラム (ラダー ロジックダイアグラムとも呼ばれる) では、回路図の編成に別の一般的な標準化規則が使用され、左側に垂直な電源レール、右側に別の電源レールが配置され、その間にコンポーネントがラダーの横木のように並べられます。

アートワーク

ネズミの巣
1919年、ドイツ、ミュルハイムの教室の黒板に書かれた回路図

回路図が作成されると、プリント基板（PCB）上に製造可能なレイアウトに変換されます。スケマティックドリブンレイアウトは、回路図キャプチャのプロセスから始まります。その結果、いわゆるラッツネストとは、目的のノードに向けて配線（ライン）が交差する複雑な構造のことです。これらの配線は、手動で配線するか、電子設計自動化（EDA）ツールを用いて自動的に配線されます。EDAツールは、部品の配置を調整・再配置し、様々なノードを接続する配線経路を見つけます。こうして、集積回路またはプリント回路基板の最終的なレイアウトアートワークが作成されます。 [ 9 ]

一般的な設計フローは次のようになります。

回路図 → 回路図キャプチャ →ネットリスト→ ラッツネスト →配線→ アートワーク → PCB 開発とエッチング → 部品実装 → テスト

教育

電気回路の機能に関する教育は、小中学校のカリキュラムによく取り入れられています。[ 10 ]生徒は回路図の基本とその機能を理解することが期待されています。回路図を図式的に表現することで、電気の原理を理解するのに役立ちます。

回路図の物理学の原理は、回路の機能を他の閉鎖システム（例えば、ポンプをバッテリーに相当するものとして温水システムと比較するなど）と比較するなどの類推を用いて教えられることが多い。 [ 11 ]

参照

参考文献

  1. ^回路図と部品レイアウト
  2. ^ Herzfeld, Noreen (2012). 『コンピュータの概念と応用』ミネソタ州: セントベネディクト大学/セントジョンズ大学. pp. 9[6]–9[12].
  3. ^ a b c「回路記号」 . electronicsclub.info . 2014年8月2日閲覧。
  4. ^ 「ドット付きの+接続は絶対に使用しない方が良いでしょう。なぜでしょうか？回路図を12回コピーするとドットが消えてしまう可能性があるからです。」– 「回路図の読み方に関するメモ」Wayback Machineに2011年10月8日アーカイブ
  5. ^ 「4方向接続ポイントの使用は推奨しません。混乱を避けるため、3方向接続のみを使用してください。」– 「Design News Gadget Freak 投稿ガイドライン」 2011年9月29日アーカイブ、 Wayback Machine
  6. ^ 「『交差点』で接続された配線は、2つのT字型接合部を形成するためにわずかにずらす必要があります」– 「エレクトロニクスクラブ：回路記号」
  7. ^ a b「電子回路記号」 www.circuitstoday.com . 2014年10月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年8月2日閲覧。
  8. ^電子回路記号
  9. ^ RS Khandpur (2005).プリント回路基板：設計、製造、組立、試験. Tata McGraw-Hill. p. 10. ISBN 978-0-07-058814-1。
  10. ^ BBC Bitesize. 回路. https://www.bbc.com/education/topics/zq99q6f
  11. ^ Walker, MD, & Garlovsky, D. (2016).流れに身を任せる：類推を用いた電気回路の説明Archived 2022-04-01 at the Wayback Machine . School science review, 97(361), 51–58.
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