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Altium Designer - 回路・基板設計ソフトウェア

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タッチセンサーの実装 Whitepapers タッチセンサーの実装 Altium Designerで信頼性の高い従来の機械式スイッチの代替として、静電容量式タッチセンサー技術の設計方法を学びましょう。 静電容量式タッチセンサー技術は、電子制御インターフェースで使用される従来の機械式スイッチに対して、安価で非常に信頼性の高い代替手段を提供します。タッチセンサーの複雑なベンダー/技術特有のパターンを手動で作成またはサイズ変更することは、困難で時間がかかることがあります。幸いなことに、複雑なタッチセンサー形状の簡単な作成と変更を可能にする自動化ソリューションがあります。 静電容量式タッチセンサー 静電容量式タッチセンサースイッチおよびコントロールは、電子製品において従来使用されている機械式スイッチに比べていくつかの利点を提供します。一つには、タッチセンサーはPCB上の銅に直接実装されます。動作する部品がないため、故障したり時間とともに摩耗したりすることがありません。静電容量式タッチセンサーは、プラスチック、ガラス、アクリル、はんだマスク、段ボール、木材など、さまざまなカバーを通して機能するように設計されています。また、水、湿気、ほこり、汚れ、厳しい化学薬品、洗浄剤など、手動スイッチに損傷を与える可能性のある物質に対しても耐性があります。 これらの静電容量センサーの利点を考えると、どのようにして電子デバイスに実装するかという問題が生じます。電子製品で使用されるタッチスイッチやコントロールは、安価に製造することができ、タッチピンやブレイクアウトボードのような異なるバージョンで提供されます。これらの製品は従来の機械部品よりも直感的で、メンテナンスが容易であり、全体的な品質と長期的な信頼性が向上します。 家電製品、消費者向け電子機器、産業用コントロール、船舶機器、モバイルデバイスやPCおよび周辺機器、医療機器など、実用的な静電容量式タッチセンサーの応用例は多岐にわたります。 静電容量式タッチ技術 この静電容量式タッチセンサーのチュートリアルでは、静電容量式タッチセンシングは、人間の指がPCB上の銅でエッチングされた静電容量式タッチセンサーエレクトロードに近づくとアクティブになると定義されます。これにより、センサーエレクトロードの静電容量が変化します。この静電容量の変化は、センサーエレクトロードに接続された汎用マイクロコントローラー入力または専用のタッチコントロールデバイス入力で感知されます。マイクロコントローラーまたはタッチコントロールデバイスは、特定のセンサーエレクトロードによって認識された静電容量センシングの変化に対する特定のプログラムされた応答として、1つ以上のデジタル出力制御ピン信号の状態を更新します。 静電容量センシングには2つの異なるタイプがあります。それらは、セルフ静電容量センシングと相互静電容量センシングとして参照されます。 セルフ静電容量センシングは、人間の指の存在が単一のセンサーエレクトロードの静電容量を増加させる場合です。この静電容量の増加は、上述のように処理されます。 相互静電容量センシングは、人間の指の存在が一緒にペアされた2つのセンサーエレクトロード間の相互結合を減少させる場合に発生します。この静電容量の低下(受信エレクトロード上)が感知されると、上述のように処理されます。 図1 - 左がセルフ静電容量センシング、右が相互静電容量センシング タッチセンサーの形状 タッチセンサーは主に、ボタン、スライダー、ホイールの3つの一般的なタイプで構成されています。 ボタンは、単一の静電容量式タッチセンシング接点からのトグル制御を可能にします。例えば、特定のボタンセンサーに一度触れると、照明回路がオンに切り替わります。同じボタンセンサーにもう一度触れると、照明回路がオフに切り替わります。 スライダーは、最小点から最大点までのレベル制御を可能にします。例えば、特定のスライダーの最小点に触れると、接続された照明回路が最も暗い光レベルに設定されます。その初期点からスライダーセンサーに沿って指を最大点に向かってドラッグすると、照明回路の明るさが徐々に増加します。 ホイールセンサーについては、最も一般的な例は音量制御かもしれません。デバイスのオーディオの音量を上げるために、指を時計回りにホイールに沿ってドラッグします。指をホイールセンサーの周りを反時計回りにドラッグすると、音量レベルが下がります。ボタン、スライダー、ホイールを使えば、単純なタッチだけでほぼどんなデバイスも制御できます。
ボードのエリア感度部分 Whitepapers ボードのエリアセンシティブ部分 プロジェクトのその段階に差し掛かっています。開発リリースされた製品を生産に引き渡す時です。開発の観点からすると、設計、部品、モデル、BOM、文書など、すべてがリリース状態にあります。設計を期限内、予算内で完成させるために数週間徹夜を重ねた後の、真のお祝いの時です。そして、いくつかの「もしも」の質問でフラッシュバックが起こります。調達は正しいフットプリントで新しい部品を入手したのか?実際に生産に引き渡されるのは設計の最新バージョンか?最近の設計レビュー後にBOMは更新されたか?オフサイトの機械チームが最後の瞬間に必要なエンクロージャーの調整を行ったことを確認したか?そして突然、達成と喜びの瞬間が、最後の手段を念頭に置いた不確かな瞬間に変わってしまうかもしれません。指を交差させるしかない! 開発後ストレス障害 この開発後の段階の懸念は、技術業界の多くの企業にとって非常に一般的であり、それには理由があります。多くの企業が依然としてECADデータ資産を不十分に管理しているため、手動でエラーが発生しやすいシステムがしばしば物事を見逃す原因となっています。ECADデータ管理のこれらの亀裂は、プロセスのさまざまな段階から生じる可能性があり、いくつかを強調すると: ECAD設計の手動スポットチェック 手動での署名の収集 CAD環境外での追加の手動ステップをエンジニアに強いることで、リビジョンのプッシュを忘れる 手動のカスタムデータ管理プロセス(BOM、モデル、フットプリント、部品番号) 手動のリリースおよび変更プロセス すべてのタイプのユーザーへの無制御アクセス この制御されていないECADデータ管理プロセスは、これらの企業の利益に深刻な影響を与えています。すべての顧客は、より複雑な電子機器でのみ満たすことができる、機能と機能に富んだソリューションを求めています。製品開発の複雑さがエスカレートする中、提供する製品を差別化する市場圧力と、ナビゲートする規制の制約とともに、技術企業は、急速に成長する複雑な製品データを管理するソリューションを見つけるために莫大な圧力にさらされています。 新しい高度な電子製品の複雑さは、ECADデータそのものにとどまらず、ほとんどの開発環境が複数の専門分野(機械、ソフトウェアなど)を含むため、データ管理を指数関数的に難しくしています。さらに、これらの開発チームはしばしば異なる時間帯や地理的な場所に分散しており、おそらく異なるツールやアプリケーションを使用しています。これらの複雑さの追加層は、データ管理全体を統一できる堅牢な統合がなければ、手動のデータ管理システムの亀裂をさらに広げ、エラーが発生しやすくなるだけです。 PCB開発の痛点 よく言われるように、予防は治療よりも良いものです。開発後のストレス障害の痛みを修正するための最初のステップは、それにつながる可能性のある原因を知ることです。PCB開発においてどの要素が役割を果たし、それらが互いにどのように影響を与えるかの全体像を見ることができるときにのみ、治療法がどのようなものであるべきかを理解できます。 ECADデータはどこに保存されていますか 実際には、多くの企業がまだネットワークドライブにECADデータを保存することに依存しています。Dropboxのようなサービスがうまくいっているのは、消費者自身がもはや写真やファイルをローカルドライブに保存していないからです!では、この90年代のスキームでは何が問題になるのでしょうか?実際、ネットワークドライブにECADデータを保存することは、ビジネスが効率改善を実現することを妨げる原因の1つであることがわかりました。そして、ここにいくつかの問題点を挙げます: アクセス制限:VPNのようなサービスを使用してネットワーク外からドライブにアクセスする方法がありますが、ECADがネットワーク内に保存されている限り、常にローカルチームに限定されます。オフサイトのチームやパートナーは運が悪いかもしれません。また、ECADデータが削除または変更されないように役割ベースのアクセスを強制することも困難です データ管理の劣悪さ:このスキームでは、ECADのライフサイクルとリビジョンを効率的かつ実用的に管理する方法が単純にありません。このシナリオはしばしば多くのデータの重複、ドキュメントのコンプライアンスの欠如、および既存のECADデータの非常に貧弱な活用をもたらします 異なる複雑なデータ:このように保存された場合、ECADデータを理解することが困難になります。多くの時間を無駄にすることなく、調達情報をECADファイルに関連付けるなど、異なるタイプのデータを互いに関連付けることは不可能です。ネットワークドライブは単純に複雑なデータ構造を理解しません ライフサイクルサポートなし:ECADがライフサイクルのリビジョンを変更する場合、誰もそれを知らず、これはしばしば間違ったリビジョン、設計、部品、またはBOMが生産または他のステークホルダーに押し出される原因となります この劣悪なECADデータストレージ管理の実践は、設計チームがデータ駆動型の決定を下すのを助けません。なぜなら、彼らはPCBライブラリのパラメトリックデータガバナンスなどの必要な情報をマッピングし、アクセスすることができないからです。これにより、BOMが設計ファイル自体と同期しなくなります。
Altium Designer ユーザーエクスペリエンスの効率化 Whitepapers Altium Designer ユーザーエクスペリエンスの効率化 Altium Designerのエクスペリエンスをショートカットキー、PCBワークフローの自動化、カスタマイズ可能なワークスペースで効率化する方法を学びましょう。 現代のCADツールは、機能と機能性の絶え間なく増加するコレクションを採用しています。この分野のリーダーの一つがAltium Designerで、スキーマティックキャプチャ、PCBレイアウト、ネイティブ3D PCB、シグナルインテグリティ、SPICEシミュレーション、組み込みソフトウェア開発など、単一の統合パッケージをユーザーに提供しています。 導入 この「ワンストップショップ」アプローチにより、 プリント基板 PCB デザインに必要なすべてのツールがエンジニアの指先に揃います。しかし、Altium Designerパッケージには多くの機能が含まれているため、圧倒されることがあります。この多様な機能を効果的に管理するにはどうすればよいでしょうか?答えは、Altium Designer環境を特定のニーズとワークフローに合わせて適応させることです。これを行う方法はさまざまあります。見てみましょう。 必要なものだけをインストールする デザインのニーズは人それぞれ異なり、Altiumは誰もが満足できる機能を提供することを目指しています。しかし、下の画像で見るように、必要に応じてAltium Designerの機能セットの特定の部分のみをインストールすることを選択できます。定期的に使用する機能であれば、それをインストールします。そうでなければ、個人のワークフローの邪魔にならないようにそれを省略します。 Altium Designerインストーラー この方法で、インストールを小さく保ち、GUIの不要なオプションを排除することで全体の使いやすさを向上させることができます。 デスクトップレイアウト 作業フローを効率化するもう一つ便利な方法は、Altium
視覚の壁を破る Whitepapers 視覚の壁を破る どれだけのPCB設計時間を、引き継いだばかりのレガシープロジェクトを解読するために無駄にしましたか?何千もの接続線を通じて進み、最適なコンポーネント配置を決定しようとするのはどうですか?少なくとも、心が折れることがあります。幸いなことに、もっと良い方法があります。ネットカラーのオーバーライドを使用して、スキーマティックとPCBの両方に視覚的な強化を提供し、設計に対する視覚的なコントロールを提供する方法を見てみましょう。 導入 新しいPCB設計を作成する場合でも、既存のボードをレビューする場合でも、Board Insight Color Overrideを使用して、PCBおよびスキーマティックエディターの両方に視覚的なアシスタンスを提供できます。私たちのエンジニアは、PCB設計における視覚的な障壁を破るために必要なことを理解しています。スキーマティック上での最初のワイヤー配置から、設計をPCBに最初にECO転送するまで、Board Insight Colorsはスキーマティックと プリント基板設計者の両方にとって即時の助けとなることができます。 ネットカラーオーバーライドを使用したPCB設計 ネットカラーは、割り当てられた色でネット接続を表示する能力だけではありません。むしろ、それらは、グラウンド、電源レール、データおよびアドレスラインのための特定の色で、銅上の色表示を見ることを可能にし、あなたのソリッドレイヤーを生き生きとさせます。 Altium Designerは、スキーマティックとPCB間でのネットカラーの同期を導入し、効率的な色強調システムを提供します。このシステムでは、スキーマティックまたはPCBのいずれかで色を割り当てることができ、ECOプロセスがそれらを同期させます。スキーマティックでは、ネットカラーの指定により、同じネットのすべてのワイヤーがスキーマティック階層全体で同じ色として強調表示されます。この方法では、色の変更を迅速かつ簡単に行うことができます。 スキーマティックでネットカラーハイライトにアクセスするには: 配線ツールバーから色を選択し、割り当てるためにワイヤーをクリックします。事前定義された色から選択するか、カスタムを選択して色パレットから割り当てることができます。 次に、プロジェクトプロパティのコンパレータータブの下で変更されたネットカラーオプションを有効にします。これで、次のECOでDesign -> Update PCBを使用する際に、色がボードに転送されます。 カスタムネットカラーを持つパワーネット
ピン、パーツ、およびDiff-Pairスワッピングでルーティングを簡素化 Whitepapers ピン、パーツ、およびディフペアの交換でルーティングを簡素化 PCB設計で部品を配置する際、配置によっては接続が互いに交差することがよくあります。少数の交差接続に対しては、他の層へのビアやわずかに長いトレースルーティングを使用することができますが、下図のような多数の交差がある場合、ルーティングが非常に困難で時間がかかることになります。 より複雑なルーティングで交差数が多い場合、PCB設計者は通常、交差接続の数を減らすためにデバイスピンとサブパートの入れ替えを行います。ピンまたは部品の入れ替えはPCB内の交差を排除しますが、その変更は回路図にも反映されなければなりません。この論文では、ピン、サブパート、および差動ペアの入れ替えを簡単に管理し、交差接続を減らすことで最適なルーティングを実現し、回路図とPCBルーティングの設計同期を維持する方法について説明します。 多くの交差接続を持つPCB 導入 最適な部品配置は、交差接続ラインを最小限に抑える上で非常に重要です。しかし、交差を完全に避けることはできません。多数の交差接続があると、PCBのルーティングが非常に困難で時間がかかる作業になります。PCB設計者は、電気的に可能な限り、あるデバイスピンから別の適格なデバイスピンへネット割り当てを入れ替えることが一般的です。同様に、共通パッケージ内のサブパーツも交差接続を減らすために入れ替えることができます。 ピン入れ替えは、2つの異なる物理ピンのネットを入れ替えても設計の電気機能に悪影響を与えないという事実に基づいています。基本的な例としては、抵抗器の2つのピンがあります。抵抗器のピンには固有の極性がないため、交差を排除するためにピンを自由に入れ替えても、意図したとおりに機能します。 もう一つの実用的な例としては、特定の信号が各ピンに厳密に割り当てられているわけではない高ピン数コネクタがあります。コネクタ上の多くのピンを交換できる柔軟性を持つことで、いくつかのクロスオーバー接続を排除できる可能性があります。ピン交換に最も適したコンポーネントタイプは、適用可能な電圧バンク内でユーザーが定義可能なI/Oピンを持つFPGAデバイスであり、必要に応じて自由にピンを再割り当てできます。 サブパート交換では、共通のパッケージ内の類似部品が交換されます。例えば、LM6154クアッドオペアンプICには、単一のパッケージ内に4つの別々で同一のオペアンプがあります。したがって、オペアンプC(ピン8、9、10)をオペアンプA(ピン2、3、1)と交換して、同じ機能を維持しながらクロスオーバー接続ラインを排除できます。サブパート交換は時々「ゲート交換」と呼ばれ、SN74S02NクアッドNORゲートパッケージ内の4つの個別ゲートが自由に交換できることを意味します。 デバイスピンおよびサブパート交換は、PCBグラウンディングにおけるクロスオーバー接続の全体数を大幅に削減するのに大いに役立ちます。デバイスピンまたはサブパートの交換を成功させるには、どのピンが交換可能であるかを事前に定義する必要があります。さらに、プリント基板PCB設計内でピンまたは部品の交換が行われたら、回路図を更新して変更を反映させ、PCBレイアウトと同期させる必要があります。それらを同期させないと、致命的なエラーにつながる可能性があります。 ピンおよび部品の交換 ピンまたは部品の交換は、一般的に3つのステップで行われます:交換データの設定、ピンまたは部品の交換の実行、最後に、交換の更新と回路図の同期化です。 交換グループの設定 交換グループは、自由に交換できるピンを定義します。特定の交換グループ内の任意のピンは、同じグループ内の他のピンと交換できます。交換グループの定義は、通常、シンボルライブラリレベル、回路図レベル、またはPCBドキュメント内で一度だけ行う作業です。Configure Pin Swappingパネルを使用して、設計プロセスの任意の時点で任意のコンポーネントまたはコンポーネントインスタンスに対して交換グループを定義できます。差動ペアおよびサブパーツの交換に対しても同様に交換グループを定義できます。図は、交換グループが簡単に定義できることを示すスクリーンショットです。 バンク番号に従ってFPGA I/Oピンのグループを定義 ピンまたは部品の交換の実行 スワップグループが定義されると、ピンのスワップ、差動ペアのスワップ、またはサブパートのスワップをPCB設計プロセスドキュメント内で対話的に実行できます。対話的なスワップ機能を呼び出すには、選択した対話的なピンスワップに従って、ツール >