回路図
回路図は電気・電子回路の構成要素と接続関係を抽象化した図式表現である。部品の機能を示す記号、節点（ノード）、信号や電源の流れ、参照番号などを統一的に描くことで、設計・製造・保全・教育の全工程で共通言語として機能する。物理的な位置や配線長を示す基板パターン図（PCBレイアウト）とは目的が異なり、回路図は論理的構造を明快に示すことに主眼を置く。品質・安全・コストを満たすうえで、要求仕様からブロック図、原理設計、部品選定、試作までの要となるため、表記規約と読み取り手順を理解することが重要である。
目的と役割
回路図の主目的は、回路の動作意図を標準化された記号で共有し、誤解や漏れを排することである。製造ではBOMとの突合や検査治具設計、保全ではトラブルシューティングの起点、教育では動作原理の可視化として用いる。レビューでは安全余裕、許容差、温度・ノイズの余裕度などを図面上で確認する。
記号と表記の基礎
- 受動素子：抵抗は直線ジグザグ、コンデンサは平行線、インダクタはコイル記号で表す。可変要素は矢印で示す。
- 能動素子：ダイオードの極性矢印、トランジスタの端子（B/E/C、G/D/S）、オペアンプの反転・非反転端子。
- 電源・接地：VCC、VDD、+5V等の電源ネット名、GNDは接地記号で統一する。
- 参照番号：R1、C3、U5等のRefDesはBOMと一意対応させる。
- ネット表記：ページ跨ぎはラベル名で接続し、同名ネットは電気的に同一である。
極性・定格の注記
電解コンデンサやダイオードなど極性部品は、極性マークと定格（耐圧、電流）を明記する。誤読防止に向け、向きと型番は図面上で視認可能にする。
トポロジの典型
直列・並列、分圧・積分・微分、ブリッジ、エミッタフォロワ、インバータ、フィードバック制御などは頻出の構造である。例えばOPアンプ反転増幅器では、入力抵抗と帰還抵抗の比が利得を決め、入力バイアスや周波数補償の部品が安定性を左右する。
設計手順とレビュー観点
- 要求定義：入力範囲、出力負荷、周波数帯、効率、安全規格。
- ブロック化：電源、アナログ、デジタル、I/Oを機能別に分割。
- 原理設計：計算により部品値を決定し、許容差と温度係数を織り込む。
- 部品選定：定格、ノイズ、ESR/ESL、パッケージ、入手性。
- 図面化：CADで階層化、シンボル整列、信号の流れを左→右に統一。
- ERC/DRC：電気的接続エラーや未接続、電源短絡を自動検査。
- レビュー：フェイルセーフ、熱設計余裕、保守点検の測定点を確認。
安全マージン
電圧・電流・温度・絶縁距離に十分な余裕を設け、異常時の保護（ヒューズ、サージ吸収、リミッタ）を図面で明示する。
読み取りのコツ
信号の入口から出口へ視線を流し、基準電位（GND）と電源系統を先に把握する。次にRefDes順に機能を追い、ネット名でページ間接続を辿る。測定点（TP）やコネクタのピン割り当てはデバッグの要所である。
CADデータと連携
CADからはネットリストとBOMを生成し、PCBレイアウトへ受け渡す。階層設計は再利用性を高め、派生機種での流用を容易にする。ERCで電源未接続や入出力の衝突を検出し、設計変更はバージョン管理（Git等）で履歴化する。
レイアウトとの関係
回路図は論理構造だが、ノイズや安定性はレイアウトに強く依存する。電源デカップリングはIC直近に配置される前提で記載し、アナログGNDとデジタルGNDの扱い、帰還ループの最短化、高dI/dt経路のループ面積最小化など、レイアウト意図を注記で伝えると良い。
EMC/EMI配慮
ハイスピード信号は特性インピーダンスとリターン経路を意識し、フィルタやフェライト、スナバの位置づけを図示する。クロック分配やシールドの方針も明確にする。
ドキュメンテーション実務
- 図面番号と版数：版管理を明記し、差分はリビジョン履歴に残す。
- 注記：測定条件、期中変更（ECO）、代替部品ポリシーを脚注化。
- ページング：大規模回路は階層/シート分割し、ナビゲーションを統一。
よくある不具合と対策
- 未接続/浮遊：NCと未接続を区別し、未使用ピン処理を明記。
- 極性誤り：電源/ダイオード/電解コンデンサの向きに注意。
- リファレンス衝突：RefDes重複はBOM不一致を招くため自動採番を徹底。
- 過信号：入力保護素子やシリーズ抵抗、分圧の耐圧を検証。
- 帰還不安定：位相補償と配線ループを併記してレビューする。
教育・保全での活用
新人教育では、電源部・測定点・信号フローの三点に注目して読み方を習得させると効果的である。保全では障害モードと影響（FMEA）を回路図上で可視化し、テストポイントと期待波形/電圧を追記して診断時間を短縮する。