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KICAD 回路図の配線・変更方法に関するスキル

人間向け：

このスキルは、初期の IC 選定後に回路図の配線を完全に行う場合や、サブ回路を変更する場合に使用します。

エージェントが回路図の目標やビジョンを十分に理解できるようにしてください。理想的には、参照先を探すのに困らないよう、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。

エージェント向け：

初期の IC 選定後に回路図を配線するための手順です。部品（受動部品、発振器などを除く）の選定・検索とシンボルの作成を依頼された場合は、まずそれら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。

作業場所に保存する

プロジェクトルートの .backplane.json（project または明示的に指定された schematic）から設定済みの回路図を特定し、そのルートと参照先のシートパスを維持してください。作業途中の状態も含め、意味のある節目ごとに IPC SaveDocument を使用して、編集したドキュメントそのものに保存してください。保存したファイルを読み直し、viewer_show で正規の回路図を表示した後、ビューアーと履歴がその保存済みファイルを参照していることを確認し、不一致があれば報告してください。<native-filename>.backplane.json の付属ファイルと既存の履歴を保持してください。バックアップや中間ファイルは別に保管し、続行する前にステージング出力を検証し、バックアップを取ってから元の場所に反映してください。最終コピーだけを納品して進捗を残さないことや、アクティブなシートを黙って改名することは避けてください。各ドキュメントの書き込み担当者は一人にし、明示的に依頼された代替案の実験にはラベルを付けてください。

回路図の描き方

配置やラベルは自由に変更できます。基本的には線を引かずに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色を付けて、見分けやすくしてください（例：SPI1 はある色、I2C2 は別の色、電源ラインは用途別に色分けするなど）。重要なのは、特に理由がない限り、ひとつのブロック内のネットをすべて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。シートを大きくする必要があっても構いません。繰り返しが必要な場合、多少コンパクトにしても回路図が A2 を超える場合、またはユーザーから最初からそのような構成で提供された場合は、シートや階層を分けてください。

サブ回路全体の構成を把握したら、それぞれをシンプルな KiCad の長方形で囲み、中に短く太字のラベルを付けてください。定義を細かくしすぎず、ある程度大きな単位のサブ回路を優先してください。たとえば、ほとんどの電源はひと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、ひとつのサブ回路にまとめられます。

回路図ファイルと、KiCad からエクスポートしたネットリストを見るだけで、きれいかつ正確に配線するには、自分のスキルが不十分だと理解してください。

その代わり、画像入力に基づいて反復してください。つまり、KiCad で回路図を高解像度の SVG ファイルに出力し、それを画像入力として取り込める画像に変換して、必要な作業に利用してください。こうすることで、正しく接続されていることと、見た目が適切であることの両方を検証できます。

接続を確定的に検証するには、引き続きネットリストも確認する必要があります。

特に注意すべきなのは、コンポーネントの表示されているプロパティが他の要素や互いに重なっていないこと、そして全体が整然としていること（不必要に長い配線がないことなど）です。

部品のリファレンス回路図からそのまま起こしたように、きれいで整然とした見た目にしてください。

そのためには、配線しやすく、見やすく、読みやすいシンボルに変更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、確実に検証してください。 大量の画像入力を使用してください。ためらわずに使ってください。見栄えが整っていない箇所は、その都度きれいに整えて、もう一度確認してください。後で作業が遅れないように、プロジェクトの最初に効率的な方法を考えておいてください。

サブ回路や、整理が必要な細部の画像も作成してください。回路図全体を一度に把握できないことはよくわかっています。ズームインして、反復してください。見た目がすっきりしていて、機能的で、正確である必要があります。

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

受動部品をきれいに配置するため、IC のシンボルを変更する必要があります。ピン間隔が広すぎる、大きすぎるシンボルは作らないでください。

前述の指示に従って受動部品をすべて配置してください。ただし、項目を枠で囲む前に、わかりやすいまとまりにするか、適切な場所に配置してください。まず受動部品を単独で配置し、その後に枠で囲んでください。ラベル付きの受動部品がわかりにくく山積みになるのを避けるためです。

プルダウン／プルアップ抵抗やデカップリングなど、適切な箇所では、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、ネットではなく通常のワイヤで配線する必要があります。受動部品は、一般的な「ラインではなくラベルを使う」というルールの例外です。VDD、GND、+3V3 などにはラベルではなく電源シンボルも使ってください。これらのネットは、単なるラベルよりもわ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。GND にはデフォルトの GND シンボル、正電源には VDD（上向きの輪郭矢印）、負電源には VSS（下向きの塗りつぶし矢印）を使うのが望ましいです。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。これらがワイヤも含め、テキストに重ならないように必ず確認してください。

PWR_FLAG シンボルを使う場合は、シート上の無関係な場所ではなく、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。

受動部品のシンボルに値を設定する際は、必ず単位も付けてください。受動部品には F、H、R を使ってください（オーム記号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 +、-、または P、N にしてください。

繰り返しになりますが、画像で確認しながら、見た目が整うまで調整してください。

新しい受動部品を追加する場合、主にプレースホルダーとして、機能に応じておおよそ適切なサイズのフットプリントを KiCad 標準ライブラリから割り当ててください（特に指示がない場合）。

見た目を整えるため、どの受動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ーのグループで、コンデンサー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。間隔に余裕を持たせてまとめ、デフォルト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。部品が事前に指定されておらず、探すように指示もされていない場合は、探さないでください。

電圧レギュレーター、発振器、その他の小規模な部品が必要な場合は、汎用／抽象シンボルを作成し、このディレクトリ内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（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、部品全体が不足していることを包括的かつ簡潔に記した注記を残し、回路図の作成を続けてください。最後に、重要な事項として簡潔に言及してください。

最後に、回路図はある程度コンパクトにしてください。余白が多い場合は、読みやすくなるようシート上の部品同士を近づけてください。 繰り返しになりますが、作業が完了したと思ったら、回路図全体を確認してください。意図せず回転しているもの、配置がずれているもの、見栄えの悪いテキスト、重なっているもの、論理的でないもの、読みづらい回路図、余白が多すぎる箇所がないか確認します。その後、修正モードに戻って直してください。回路図を実際に完成させた後も、適切な状態になるまで、少なくとも3～5回は回路図全体を見直して修正する必要があるかもしれません。最後に必ず確認してください。

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かもしれません。サブ回路の仕組みを調べ、全体の回路図の中でどのように組み込まれるかを確認してから（画像やネットリストも参照します）、配線を始め、調査を進めながら反復して作業できます。

基板の技術的な仕組みを十分に理解し、目標と、すべてがどのように結び付いているかを把握する必要があります。作業の各段階で、目標は何かをじっくり考えてください。作業の一部を終えるたびに、それが回路図の構想にどのように役立つかを考えてください。

また、非常に手早くできる次の作業として、使用する IC と全体の構想に基づいて、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場合もありますが、手早く回避方法を見つけ、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。

わからないことを調べ、必要な作業を理解するために、ためらわずにインターネット検索をしてください。何かの動作に確信が持てない場合は、インターネットで検索して疑問を解消できます。

ただし、最も信頼できる情報源はデータシートとリファレンス資料です。これらを根拠に判断できます。PDF から情報を抽出する必要があることは多く、PDF 内の画像をキャプチャすることもよくあります。PDF 資料にあるリファレンス設計の画像やグラフなどを、画像入力で直接確認することをためらわないでください。また、回路図とリファレンス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、リファレンス資料を常に参照しながら、少しずつ作業を始められます。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、判断を過剰に悩み抜く必要はありません。代わりに、実際に独自の判断を加えた箇所をすべて記録し、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、ある程度独自の判断を加えることはできますが、最後に必ずその内容に言及してください。

このスキルでの主な作業は、デカップリングの追加、各機能に適したピンを選択した MCU と周辺機器の配線、発振器の追加、必要に応じた電圧変換やフィルタリングなど、このような低レベルの作業です。リファレンス資料を確認し、その情報に基づいて判断する必要があります。多くの場合、資料の中からリファレンス設計を選び、画像で確認して、それに従って作業することになるでしょう。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、デカップリングについては、条件や DC 電圧などに応じたディレーティングを考慮し、上流の回路である電圧レギュレーターやスイッチが、どれだけの静電容量に対応できるかも考慮してください。

上記の「主な作業」として説明した範囲を超える、より高レベルの作業が必要な場合は、進めてもかまいません。ただし、その必要性を理解し、過剰に追加しないようにしてください。異論の余地がほとんどない形で、判断を論理的に説明できるようにし、最後の回答では、ほかに独自の判断を加えた箇所と併せて説明してください。