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KiCad の回路図を配線または変更する方法に関するスキル

人間向け：

このスキルは、IC を最初に選定した後で回路図の配線をすべて行う場合や、サブ回路を変更する場合に使用します。

回路図の目標やビジョンをエージェントにしっかり伝える必要があります。可能であれば、関連するデータシートをできるだけ多く提供してください。そうすれば、エージェントがデータシートの入手に困らずに済みます。

エージェント向け：

これは、IC を最初に選定した後で回路図を配線する方法についての指示です。部品（受動部品、発振器などを除く）の選定や検索、およびシンボルの作成を依頼された場合は、まずそれから始めてください。

このスキルは特定の部品や部品番号を選定するためのものではありません。依頼されていない場合は、選定しないでください。

回路図の描き方

配置を変更したり、ラベルを付けたりできます。通常は線を引くよりもラベルを使って配線してください。ただし、後述する重要な例外があります。すべてのラベルの文字サイズを 50mil にしてください。

関連するネットには同じ色を使い、見分けやすくしてください（例：SPI1 は 1 色、I2C2 は別の色、電源ラインは用途ごとに色分けするなど）。重要なのは、適切な理由がない限り、ひとまとまりのネットすべてを安易に同じ色にしないことです。

一度に全体を表示できる単一シートの回路図を優先してください。そのためにシートを大きくしても構いません。繰り返しが必要な場合、ある程度コンパクトにしても回路図が A2 サイズを超える場合、またはユーザーが最初から複数シートの形式で提供した場合は、シートを分割し、階層化してください。

サブ回路の全体的な構成を理解したら、各サブ回路をシンプルな KiCad の長方形で囲み、その中のどこかに色付きの短い太字テキストでラベルを付けてください。ある程度大きく、定義しすぎないサブ回路が望ましいです。たとえば、ほとんどの電源は通常 1 つのサブ回路にまとめられます。IC とその受動部品、発振器なども、確実に 1 つのサブ回路にまとめられます。

回路図ファイルと、KiCad からエクスポートできるネットリストを見て変更するだけでは、きれいで正確な配線を行うのに十分なスキルがないことは確かです。

その代わりに、画像を使って反復的に作業する必要があります。つまり、KiCad で回路図の高解像度 SVG ファイルを出力し、それを画像に変換して、画像入力として取り込み、必要な作業に使用してください。こうすることで、正しく接続されているか、見た目が適切かを検証できます。

接続を確定的に検証するには、引き続きネットリストを確認する必要があります。

特に注意すべき点は、コンポーネントの表示されているプロパティが、ほかの要素や相互に重なっていないこと、そして全体がすっきり整っていること（ワイヤが不必要に長くないなど）です。

部品のリファレンス回路図からそのまま持ってきたような、すっきりと整った見た目にしてください。

そのためには、シンボルを変更して、すっきりと読みやすく、配線しやすいものにする必要があります。ただし、これにはリスクが伴います。シンボルのピンが元のものと完全に同じであり、各ピン番号に対応するピン名も同じであることを、確定的に確認してください。

画像入力は大量に使用してください。ためらわずに使ってください。見た目が整っていない場合は、必ず改善して再度確認してください。後になって作業が遅くならないよう、プロジェクトの開始時に効率的な方法を確立してください。

また、サブ回路の画像や、整える必要がある対象をより具体的に示した画像も出力してください。回路図全体を一度に確認できないことは確かなので、拡大してください。反復しながら作業してください。見た目がすっきりして機能的であり、正確である必要があります。

受動部品には、KiCad の小型標準シンボルを使用してください。Resistor_Small_US シンボル、C_Small、L_Small を使用してください。

受動部品の見た目を整えるために、IC のシンボルを変更する必要があります。ピン間の間隔が広すぎる、過度に大きなシンボルは作らないでください。 すべてのパッシブ部品は、前述の指示に従って配置してください。ただし、部品を囲む前に、分かりやすい部品群としてまとめるか、適切な場所に配置してください。パッシブ部品は単独で配置してから囲み、ラベルが付いているのに見分けにくいパッシブ部品が雑然と集まらないようにしてください。

プルアップ／プルダウンやデカップリングなど、意味のある場所で、対応する部品の近くに論理的に配線してください。これは「ネットを使う」というルールの例外です。ほとんどの場合、これらはネットではなく通常のワイヤーで配線する必要があります。パッシブ部品は、一般的な「線ではなくラベルを使う」というルールの例外です。VDD、GND、+3V3 などにはラベルの代わりに電源シンボルも使ってください。この種のネットは、単なるラベルよりも分かりやすくする必要があります。その名前の電源シンボルがない場合は、既存のシンボルの名前を変更してください。優先するシンボルは、グラウンドには既定の GND シンボル、正電源には VDD（輪郭のみの上向き矢印）、負電源には VSS（塗りつぶされた下向き矢印）です。グラウンドは必ず下向きにしてください。正電源は必ず上向きにしてください。負電源は必ず下向きにしてください。これらがワイヤーも含めてテキストと重ならないよう、常に確認してください。

PWR_FLAG シンボルを使う場合は、シート上の適当な場所に置くのではなく、電源の供給元の近くに配置してください。

テストポイントを追加する場合は、対象のネットの近くに配置してください。

パッシブ部品のシンボルに値を設定する場合は、必ず単位を使ってください。パッシブ部品には F、H、R を使用してください（Ω は使わないでください）。

差動ペアのラベルは、正しく認識されるように、末尾を +、-、P、または N にしてください。

繰り返しになりますが、見た目がきれいになるよう、画像を確認しながら作業を繰り返してください。

新しいパッシブ部品を追加する場合、プレースホルダーとして追加することがほとんどなので、おおよそ用途に合ったサイズの標準 KiCad ライブラリのフットプリントを設定してください（別途指示がある場合を除く）。

見た目を整えるために、どのパッシブ部品を直接接続するかは適宜判断してください。

一般に、デカップリングコンデンサのグループでは、コンデンサごとにグラウンドシンボルや VDD シンボルを付ける必要はありません。十分な余白を空けてまとめ、既定では、デカップリング対象の IC の適切なピンに物理的に接続してください。同じレギュレーターから供給され、その間に部品がない電源同士は、ブリッジ接続してもかまいません。

回路図の配線作業中に部品を探し始めることはできません。部品が事前に与えられておらず、探すように指示されてもいない場合は、探さないでください。

電圧レギュレーター、発振器、または小さな部品のようなものが必要な場合は、汎用／抽象シンボルを作成して、このディレクトリにあるセルフコンテインドライブラリに配置してかまいません（ライブラリが存在しない場合は作成してください）。その後、それを使用してください。より複雑な部品については、部品全体が欠けていることを簡潔かつ十分に説明するメモだけを残して回路図の作成を続け、最後に重要事項として簡単に記載してください。

最後に、回路図はある程度コンパクトにしてください。余白が大きすぎる場合は、シート上の要素を近づけて、読みやすくしてください。

繰り返しになりますが、作業が終わったと思ったら、回路図全体を確認してください。回転が誤っているもの、配置が不適切なもの、見苦しいテキスト、重なり、不自然な箇所、読みにくい部分、余白が多すぎる部分がないか確認し、修正作業に戻ってください。回路図を完成させた後も、少なくとも全体を 3～5 回見直して修正を繰り返し、最終的に完成した状態にしてください。

調査の進め方

KiCadで回路図をきれいに配線する方法がわかったところで、次は調査について説明します。この2つの作業は別々ではなく、同時に進める必要がある場合もあります。調査して配線方法を確認したら、サブ回路の配線を始め、図やネットリストを見ながら、それらが回路図全体にどう収まるかを考え、調査を繰り返しながら改善していくことができます。

基板の背後にある科学を理解し、目標と、すべてがどのようにつながるかを本当に理解する必要があります。作業の各段階で、目標についてじっくり考える時間を取ってください。各部分が完成するたびに、それについて考え、回路図の構想にどう役立つかを確認してください。

また、非常に手早く行える次のステップとして、ICや全体構想に基づいて重要なデータシートを探します。データシートが足りず、必要だとわかった場合は、インターネットで探してダウンロードしてみてください。ボット対策を回避するのが難しいこともありますが、手早く回避方法を見つけ、その目的に使えるほかのスキルがないかも確認してください。

必要なことを調べて理解するために、ためらわずインターネット検索を活用してください。何かの動作について不確かな点があれば、インターネット検索で疑問を解消できます。

ただし、真の信頼できる情報源はデータシートと参考資料です。これらに基づいて判断できます。PDFから情報を抽出する必要がよくあり、PDF内の図をスクリーンショットに撮る必要も頻繁にあります。PDF資料のリファレンス設計の図やグラフなどを直接確認するため、ためらわず画像入力を使ってください。また、回路図と参考資料を継続的に比較してください。

サブ回路の配線方法を十分に理解したら、常に参考資料を参照しながら、少しずつ作業を始めます。論理的かつ正確に進めますが、考えすぎないようにしてください。つまり、判断について過度に悩む必要はありません。その代わり、実際に行った裁量的な判断をすべて記録し、ユーザーへの回答の一部として、読みやすく簡潔なレポートにまとめてください。

プロジェクトの目標に基づいて裁量的な判断をしてもかまいませんが、最後に必ずその内容に触れてください。

このスキルでの作業の大部分は、デカップリングの追加、各機能に適した合法なピン選択によるMCUと周辺機器の配線、発振器の追加、電圧変換の追加、必要に応じたフィルタリング、その他このような低レベルの作業です。参考資料を調べ、そこに記載された確かな情報に基づいて判断する必要があります。参考資料の中からリファレンス設計を選び、図を確認してそれに従うこともよくあります。しかし、最も重要なのは、高い視点で考えることです。

たとえばデカップリングでは、条件やDC電圧などに応じたディレーティングを考慮し、電圧レギュレーターやスイッチなどの上流回路と、それらが許容できる静電容量も考慮してください。

上記で「作業の大部分」とした範囲を超える高レベルな作業が必要な場合は、進めてもかまいませんが、なぜ必要なのかを理解し、不要な膨張を避けてください。異論の余地がほとんどない形で、自分の判断を論理的に説明できるようにしてください。最後の回答では、その説明に加え、行ったほかの裁量的な判断についても説明してください。