回路設計に興味がある。
具体的な仕事内容が知りたい。
こんな要望に応えます。
回路設計は『どの会社でも仕事の全体的な流れは同じ』です。
この記事を読めば、回路設計の全体的な流れを知ることができます。
そこで今回は、現役エンジニアが『回路設計の仕事内容』について解説していきます！
・ 回路設計の全体的な流れ
・ 回路設計の将来性
・ 未経験から回路設計者になるには
・ まとめ
回路設計の仕事内容
回路設計の仕事は、電子機器内部にある電子回路を設計することです。
電子回路は、『アナログ回路』と『デジタル回路』に大別されます。
アナログ回路：電気信号を『連続値』として扱う
デジタル回路：電気信号を『0または1』として扱う
両者の回路は仕組みが大きく異なるため、回路設計エンジニアとしては『どちらかに特化している場合がほとんど』です。
デジタル回路よりも、アナログ回路の方が『経験に基づく職人技』が必要になります。
回路設計の全体的な流れ
回路設計の全体的な流れは、下記の通りです。
STEP1 要求仕様の抽出・決定
STEP2 回路ブロックの検討・提案
STEP3 部品選定
STEP4 回路設計
STEP5 回路シミュレーション
STEP6 基板設計
STEP7 試作・評価
１つずつ詳細に説明していきます。
STEP1 要求仕様の抽出・決定
『顧客から得た製品仕様』から、電子回路の仕様を抽出します。
電子回路の仕様としては、下記が代表的です。
・電源／入出力電圧
・環境温度
・基板サイズ／高さ
・マイコンのROM／RAM容量
・起動終了シーケンス
・保護機能
・サイズ
上記のような仕様が曖昧だと、『後々トラブルが発生してしまう』可能性があります。
マイコンのROM・RAM容量はソフトウェア開発者、基板サイズは筐体設計者など関係者とのすり合わせも業務の1つです。
STEP2 回路ブロックの検討・提案
回路仕様が決まったら、『どのようなチップセットで回路を構成するか』検討します。
下記のような機能ブロックごとに考えていくことが多いです。
・電源
・マイコン周辺
・負荷駆動
・通信系統
『大規模回路の場合はチームメンバーで分担して設計していく』ため、回路ブロックを明確にしておかなければなりません。
回路ブロックが決まれば、おおよその基板サイズ・コストなどが予測できます。
STEP3 部品選定
部品選定は、『電源IC・マイコンなどの大物部品からスタート』します。
なお、社内の標準部品で使用可能なものから比較検討することが多いです。
適合するものがなければ部品メーカーに要求仕様を出して提案してもらいます。
STEP4 回路設計
ブロックごとに分担して、回路設計していきます。
設計後には『社内メンバーに対してレビュー』を実施し、妥当性も確認しなければなりません。
初期公差や温度交差も考慮して、ワースト条件でも成立する回路を設計します。
STEP5 回路シミュレーション
新規回路であれば、LTspice等でシミュレーションも実施します。
特に、AD入力やパルス入出力の場合には『想定通りの動作をするか』しっかりと確認が必要です。
LTspiceなら無料で簡単にシミュレーションできます。
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STEP6 基板設計
基板設計は、『部品・パターンの配置』を決めていく作業です。
回路設計者が行う場合もありますが、外注して基板設計者に依頼することが多いでしょう。
ただし、回路設計者が基本方針を定めた基板設計仕様書を作成し、基板設計者に指示します。
クロストークをはじめとしたノイズの影響なども考慮しなければなりません。
関連記事 【初心者向け】クロストークの原因について解説します！
STEP7 試作・評価
『まずは基板単体を試作して評価』し、問題なければ製品としての評価を実施します。
評価内容の例としては、下記が代表的です。
・仕様通りに動作するか
・通信波形が正常か
・低温／高温でも正常に動作するか
・ノイズを加えても正常に動作するか
・静電気を加えても正常に動作するか
静電気だけでも多くの種類に対して試験を実施します。
評価内容は回路設計者が検討し、評価自体は外注することが多いです。
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回路設計の将来性
回路設計者は、『今後ますます需要が高まる』と言われています。
『人工知能』『仮想現実』『5G』をはじめとして、様々なIT技術が発達していくからです。
IT技術が発達すれば、それらを制御するハードウェアも必要とされます。
年収などの雇用条件がさらに良くなっていくことも期待できますね。
関連記事 回路設計の将来性は？現役エンジニアが徹底解説します！
未経験から回路設計者に転職を考えている方へ
結論から言うと、『回路設計者への転職は未経験でも可能』です。
ただし、適切なSTEPを踏まないと門前払いされてしまいます。
適切なSTEPを踏めば、『大手企業で年収1,000万円越えの回路設計者になる』ことも不可能ではありません。
『未経験から回路設計エンジニアに転職する方法』について、下記で紹介しているのでぜひご覧ください。
関連記事 回路設計エンジニアへの転職は未経験でも可能？【現役エンジニアが徹底解説】
回路設計の仕事内容まとめ
いかがでしたでしょうか。
回路設計は『どの会社でも仕事の全体的な流れは同じ』です。
回路設計に興味がある方は、他の記事もぜひ読んでみて下さい。
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