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Altium Designer - 回路・基板設計ソフトウェア

簡単、効果的、最新： Altium Designerは、世界中の設計者に支持されている回路・基板設計ソフトウェアです。 Altium DesignerがどのようにPCB設計業界に革命をもたらし、設計者がアイデアから実際の製品を作り上げているか、リソースで詳細をご覧ください。

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PCB設計におけるEMI制御の習得：PDNのためのデカップリング戦略 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 PCB設計におけるEMI制御をマスターするシリーズの第5回目へようこそ。この記事では、電力分配戦略についてさらに深く掘り下げ、PCBプロジェクトにおける電磁干渉（EMI）性能を向上させるための最適化方法について議論します。 図1 - Altium Designer®でのデカップリング戦略の例 デジタルプリント基板上でEMIを制御し、信号整合性を向上させる上での重要な要素は、効果的なデカップリング戦略を実装することです。これらのアプローチは、基板上の集積回路（IC）にクリーンで安定したエネルギー供給を保証します。 これを達成するために、PCB設計者は、高速スイッチングICのエネルギー需要を満たす強力な電力供給ネットワーク（PDN）を作成する必要があります。これにより、電源から適切な電流量をICが受け取ることを保証します。効率的かつタイムリーにエネルギーを供給するPDNを設計することは挑戦的です。これには、損失を減らし、高性能のためのインピーダンスニーズを満たすことが求められます。 データレートと信号速度が増加し続ける中、低インピーダンスのPDN（Power Delivery Network）を設計することがより重要かつ困難になっています。これは、インピーダンスプロファイルが送信される信号の周波数と密接に関連しているためです。これらの要因をバランスさせることは、PCB設計の性能を維持し、EMI（電磁干渉）の問題を最小限に抑えるために不可欠です。効果的なパワーデリバリーネットワーク（PDN）を設計する際には、デカップリングキャパシタの組み込みや、スタックアップ内でのパワープレーンや銅ポリゴンの使用など、いくつかの一般的な技術が使用されます。 しかし、広く受け入れられている方法や神話の中には、実際には効果がないだけでなく、ボードの性能に悪影響を及ぼすものもあります。 アンチレゾナンス 一つの人気のある技術は、10nFから1µFまでの異なるサイズの複数のキャパシタを使用することです。大きなキャパシタが集積回路（IC）にエネルギーを供給し、小さなキャパシタが高周波ノイズをフィルタリングするという考え方です。このアプローチは論理的に思えますが、PDNの全体的なインピーダンスを減らそうとするときに実際には逆効果になることがあります。逆効果になる理由は、実際のキャパシタは理想的に振る舞わず、高周波数で顕著になる寄生効果を持っているためです。 コンデンサは、その共振周波数までのみ容量性インピーダンスを示します。この点を超えると、コンデンサのパッケージ内の寄生成分がインピーダンスに影響を与え始め、コンデンサの振る舞いがより誘導性を帯びるようになります。全体の容量を高め、インピーダンスを低くするために異なるサイズのコンデンサを使用する試みは、重大な課題を提示することがあります。これは、各コンデンサが独自のインピーダンスプロファイルを持ち、その特有の特性によって影響を受けるためです。各コンデンサは異なる共振周波数も持っており、これらのインピーダンスプロファイルが互いに重なる状況につながります。このインピーダンスプロファイルの重なりは、特定の周波数でより高いインピーダンスピークを引き起こします。これらのピークは、コンデンサのさまざまな共振周波数間の相互作用によって発生します。 図2 - アンチレゾナンス — 異なるインピーダンスプロファイルを持つ異なるサイズのコンデンサを並列に配置する効果。出典: fresuelectronics.com 記事を読む
ルールを曲げる：ダイナミックアプリケーションのためのフレキシブル回路の設計 ルールを曲げる：ダイナミックアプリケーションのためのフレキシブル回路の設計 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 フレキシブル回路は、剛性のあるPCBでは実現できないコンパクトで軽量、そして適応性の高い設計を可能にします。ウェアラブルデバイスからロボティックシステムまで、フレキシブルPCBは常に動き続けるアプリケーションで優れた性能を発揮します。しかし、これらのダイナミックな環境は、回路設計に独自の課題をもたらし、技術的な専門知識と戦略的な計画の両方が求められます。 このブログでは、ダイナミックなアプリケーションのためのフレキシブル回路の設計について見ていきます。材料科学の理解から一般的な課題への対処まで、このブログはPCBデザイナーに耐久性と信頼性のあるフレキシブル回路基板を作成するために必要な洞察を提供します。 ダイナミックなアプリケーションにフレキシブル回路が不可欠な理由は何か？ フレキシブルPCBは、狭いスペースに適応し、繰り返しの曲げやねじれに耐える能力があるため、際立っています。これにより、剛性のあるPCBでは失敗するようなアプリケーションで役立ちます。例えば： フィットネストラッカーやスマートウォッチのようなウェアラブル電子機器。 ロボットアームや関節で連続的な動きを扱うロボティクス。 エアバッグ、センサー、内装照明を含む自動車システム。 最先端のスマートフォンや携帯デバイスの折りたたみ式および巻き取り式ディスプレイ。 これらのダイナミックなアプリケーションは、性能を損なうことなく機械的なストレスと繰り返しの動きに耐える設計を要求します。 材料科学 柔軟な回路のために選択する材料は、動的なアプリケーションでの性能に大きな影響を与えます。重要な材料とその役割を詳しく見てみましょう： 基材 ポリイミド（PI）：その優れた機械的強度、柔軟性、および耐熱性のために、柔軟な回路に最も一般的に使用される材料です。 液晶ポリマー（LCP）：低い水分吸収と優れた高周波性能が求められるアプリケーションに理想的です。 銅の種類 圧延アニール（RA）銅：その滑らかな表面と高い延性のため、動的なアプリケーションに好まれます。RA銅は、電気めっき（ED）銅と比較して、繰り返しのストレス下での亀裂が発生しにくいです。 接着剤なしラミネート：接着剤なしの構造は、剥離などの潜在的な弱点を排除し、材料の厚さを減らすことで、繰り返し曲げに対する回路の耐性を向上させます。 以下に示すのは、ブックバインダー構造を持つ例のリジッドフレックススタックアップです。このスタックアップの設計アプローチについては、 この記事でさらに読むことができます。 成功へのテスト：動的曲げおよびフレックスサイクルテスト 記事を読む
成功のための最適化 - Altium Designerの高度なPCB機能 43 min Webinars 電気技術者 電気技術者 電気技術者

このWebセミナーでは、Altium Designerで最新のPCBレイアウト、シグナルインテグリティー解析、コンポーネント管理のための各ツールの活用方法をご紹介します。

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Gerber X3 Gerber X3ファイル形式の概要 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 ほとんどの設計者やEDAベンダーは、UcamcoからのGerberエクスポートフォーマットの最新のアップデートについておそらく知らないでしょう。2020年に静かに、UcamcoはGerberフォーマットをアップデートし、新しいフォーマットはGerber X3として知られるようになりました。新しいフォーマットは以前のフォーマットと非常に似ており、EDAソフトウェアやCAMツールがGerber X3ファイルのセットを持っていると教えてくれない限り、それがGerber X3ファイルであることを知ることはおそらくないでしょう。 では、このフォーマットの何が大きな問題で、なぜ設計者や製造業者がそれについて気にするべきなのでしょうか？ Gerber X3ファイルエクスポートに含めることができる新しい機能やメタデータをいくつか見てみると、Ucamcoが業界の事実上の製造ファイルフォーマットをアップグレードすることを選んだ理由がはるかに明確になります。この記事で、いくつかのアップグレードと新機能を概説します。 インテリジェントデータフォーマットの歴史 まず、PCB製造のアウトプットについて非常に簡単な概要をお話しし、これがGerberファイルフォーマットを現在のバージョンに更新する動機を説明することを願っています。 Gerberファイルは1980年にRS-274-Dファイル形式のオリジナルリリースとともに登場しました。後に1998年には「技術的に時代遅れ」と宣言され、RS-274-X形式に置き換えられました。この形式は今日に至るまで、Gerber X2とともに事実上の標準として残っています。1995年には、最初の「インテリジェント」データ形式であるODB++がリリースされ、PCB製造業者への引き渡しのために、より多くの製造および組立データを単一のデータアーカイブに束ねる試みとして登場しました。2004年3月には、IPC-2581標準のオリジナルリビジョンがリリースされ、ODB++出力と同じレベルのインテリジェンスを、単一のXMLベースのファイル（.IPC拡張子）で提供しました。 今日のPCB出力ファイル形式についてもっと知る EDAベンダーとCAMベンダーは、これらのデータ形式の作成と閲覧をさまざまな程度でサポートしてきました。これらのファイル形式の進化の傾向は明らかであるべきです：時間が経つにつれて、PCBに関するより多くの情報を形式に組み込んできました。これらのファイル形式でサポートされているデータの例には、次のようなものがあります： コンポーネント情報 スタックアップとレイヤー定義 外部ネットリスト（IPC-D-356のような）が不要なネット名 差動ペア定義 他にも現代のフォーマットが登場し、消えていったものがありますが、 Happy Holdenが別の記事でうまく詳述しています。しかし、これまで生き残っている3つは、新しいGerberバージョン、ODB++、そしてIPC-2581です。X3は、クラシックなGerberフォーマットを、インテリジェントなデータフォーマットで期待されるものにかなり近づけます。 記事を読む
IRB_Part_I 理想的な整流ブリッジ 1 min Blog シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア はじめに 過去数十年にわたり、エネルギー効率の向上は電子設計、特にバッテリー駆動デバイスや電源供給装置の分野で重要な課題となっています。一般的に用いられている伝統的な電圧整流方法や逆極性保護は、大きな電力損失を伴うため、理想的とは言えず、熱要求を増加させ、設計上の制約を課しています。 この記事では、この問題に対する革新的なアプローチ、すなわちMOSFETを整流ダイオードの代わりとして使用する方法に焦点を当てます。理想的なダイオードとして使用されるこれらのトランジスタは、電力損失を大幅に削減し、複雑で高価な冷却システムの必要性をなくします。第一部では、システムを逆極性から保護するための入力回路でダイオードの代わりにMOSFETを使用することに焦点を当てます。第二部では、MOSFET制御技術のさらなる進歩が電源設計をどのように革命化し、さらに高いエネルギー効率と小さな寸法を持つシステムにつながるかを分析します。 逆極性保護への古典的なアプローチ モバイルバッテリー駆動デバイスの開発が始まって以来、設計者にとっての課題の一つは、効果的な逆極性保護を確保しつつ、電力損失を最小限に抑えることでした。逆極性保護の古典的なアプローチは、図1に示されているように、電源と直列に整流ダイオードを使用することです。これらのダイオードは、電源回路に配置され、電流が一方向にのみ流れるようにし、逆極性によるデバイスの損傷を防ぎます。最適化への第一歩として、整流ダイオードをショットキーダイオードに置き換えることで、約50%の効率向上が図られ、電圧降下が0.6-0.7Vから約0.3-0.4Vに減少しました。これは一般的に使用される方法ですが、電圧降下や電力損失といった欠点があります。低電流時に250-300mVの電圧降下を持つバッテリー用途の特殊ダイオードが開発されたにもかかわらず、古典的な解決策は依然として最適とは言えません。 図1: 古典的な逆極性保護 図1に示されたアプローチは、エネルギー効率の良い電池駆動デバイスにおいて長い間受け入れられてきました。その際、電力損失はある程度「コストに組み込まれた」とされていました。しかし、この解決策は、より多くの電力を必要とするデバイスには全く適していませんでした。そのようなデバイスの例には、CB無線、カーオーディオシステム、マルチメディアシステムなど、自己設置を目的としたさまざまな自動車用機器が含まれます。これらの場合、図2に示すように、駆動される受信機と並列に入力ダイオードを使用することが一般的でした。残念ながら、この構成では、誤った極性の場合に回路損傷を100%防ぐことはできませんでした。 図2: 高電流デバイスで使用される逆極性保護 逆極性保護にMOSFETトランジスタを使用する MOSFETトランジスタの普及と入手可能性により、図3に示すようなダイオード構成で使用されるMOSFETを用いた効果的な解決策が現れました。 図3: 逆極性保護としてのMOSFET: A) PチャネルMOSFETを使用する場合 B) NチャネルMOSFETを使用する場合 理想的なダイオード構成は、トランジスタのRDS(ON)値と負荷電流によって決定される低い電圧降下を提供します。例えば、電流が1AでRDS(ON)=10 mΩの場合、トランジスタを通過する電圧降下はわずか10 記事を読む
Customer Success Stories Benchmark Electronics Discover how Benchmark eliminated manual processes, improved cross-team visibility, and accelerated product development with Altium solutions.
WCA_Article 回路設計をマスターしよう：最悪ケース分析に深く潜る 1 min Blog シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア 回路を設計する際には、実験室の机の上という制御された環境を超えた様々な条件下での信頼性の高い性能を確保することが不可欠です。これには、コンポーネントの許容差や温度変動を考慮することが含まれます。航空宇宙や軍事などの安全が重要なアプリケーションでは、コンポーネントの経年劣化や放射線への曝露などの追加的な要因も考慮する必要があります。適切なテストを設定することは難しいかもしれませんが、徹底的な分析によって設計の堅牢性を効果的に検証することができます。 この記事では、差動アンプの分析を通じて、エラーの原因を理解し、異なる条件下での信頼性の高い性能を確保する方法を案内します。 小電流を測定するための差動アンプ回路 この例では、シャント抵抗を通る小電流を測定するために設計された差動アンプの構成を検討します。選択したオペアンプはADA4084で、レール・ツー・レール出力と低オフセット電圧を特徴としています。まず、回路の正しい機能を検証しましょう。 図1: 小電流を測定するための差動アンプ構成 回路を検証するために、 DCスイープシミュレーションを実施します。出力表現は、出力電圧を増幅率（201）とシャント抵抗値（0.2Ω）で割ることによって電流を計算します。 図2: パラメータを用いたDCスイープシミュレーションの結果 カーソルAが示すように、私たちの回路はほぼ完璧に動作します。例えば、実際の負荷が30.005mAの場合、計算された電流は29.810mAとなります。しかし、実際の世界はしばしば異なります。 次に、抵抗の許容誤差やADA4084データシートからの特定のパラメータなど、さまざまなパラメータを含めます。考慮すべき最も重要なパラメータは、入力オフセット電圧、入力オフセット電流、および入力バイアス電流です。 図3：シミュレーションに含める重要なパラメータとその値 図4：入力オフセット電流、入力オフセット電圧、および入力バイアス電流を含む回路 感度分析 感度分析は、どのパラメータの偏差が出力に最も大きく影響するかを決定することを可能にします。抵抗は1%の許容誤差（感度ウィンドウ内で10m）に設定され、他のパラメータはその影響を評価するために100%に設定されました。 図5：感度シミュレーションの設定 図6：感度分析の結果。相対偏差の列は、パラメータが変化すると出力に与える影響を示しています 予想通り、抵抗の許容誤差が最も重要な役割を果たし、入力電流（バイアスおよびオフセット）は無視できます。この特定のケースでは、簡単のため、これらのパラメータは後で無視されます。 最悪の場合の分析（WCA） 記事を読む