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Altium Designer - 回路・基板設計ソフトウェア

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回路図とPCBレイアウトの同期によって効率と納期順守を改善 Thought Leadership 回路図とPCBレイアウトの同期によって効率と納期順守を改善 画像ソース: Flickr user bittbox ( CC BY 2.0) しばらく前に、私は、スマート潅漑と環境モニタリングを自動化するためのシステムを設計、設置する会社で働いていました。業務に特有のニーズに対応するため（または、製造業者から戻ってきた後に、特定のモデルでの設計の欠点や見落としを補正するため）、どたん場で基板に「ハック」（ピンスワップやゲートスワップなど）を行うのが習慣になっていました。この即席の方法は、短期的には効果があり、その会社は、プロジェクトから期待された要件を必ず満たすことができましたが、この「直感に頼る」方法には、拡張性がありませんでした。 問題の一部は、 PCBレイアウトの微調整に時間を使いすぎて（製造業者から基板が戻ってきて初めて、一部の詳細を無視していたことに気付いたのです）、詳細な回路図を通じて設計に全体的にアプローチするための時間が十分になかったことです。統合データモデルによるアプローチについて私たちが知っていれば、その時、役に立ったでしょう。 統合データモデルによるアプローチで回路図とPCBレイアウトの同期を維持 統合データモデルによるアプローチでは、回路図シンボル、PCBフットプリント、サプライヤー調達情報、SPICEモデルなど、設計プロセスの複数の側面をシームレスに統合できます。 統合データモデルによるアプローチを通じて、回路図とPCBレイアウトの同期を維持することには、利点がいくつかあります: 同時設計: 回路図の作成は、効果的な計画に重要です。一方、PCBレイアウトを通じて回路設計の詳細に深く入り込むことは、多くの設計者にとって有益です。ファイルのリンクや更新の自動化によって、回路図とPCBレイアウトを統合することで、設計プロセスは自由に、「全体像」アプローチと詳細な「実世界」アプローチとの両方に同時に取り組むことができます。 時間の節約: 回路図を効果的に計画するのに必要な手段を取ることによって、結局は貴重な時間を節約できます。過去に、チームが直接ボードに即座に設計を行っていたときは、時間を浪費していました。多くの場合、工場からプリントが戻ってきて、修正に何時間もかかる「細かな」詳細を見逃していたことに気付きました。PCBレイアウトと回路図を同期すれば、製造業者に送られる前に、設計資産に整合性があり検証されていることを確認するのに役立ちます。 コストの節約: 時間の節約に加えて、統合データモデルによるアプローチを採用すると、結局はコストも節約できます。会社が、もっと早くこのアプローチを設計プロセスに採用していれば、元上司は、コストが節約できることを聞いて喜んだだろうと思います。そうした方が、はるかに費用効率が高く、簡単に避けることができたミスの修正に費やす、全ての時間や労力を節約するのに役立ったでしょう。
デザインルールによるコンポーネントの電力定格の最適化 Thought Leadership デザインルールによるコンポーネントの電力定格の最適化 私は、自分が最初に設計した回路が認定に失敗したことを今でも覚えています。それは証明済みの設計で、既に以前の認定に合格していたものなので、テストが失敗したことをマネージャーから聞かされたときには非常に驚きました。「火がついた」と噂が広まりました。電子回路が実際に発火することは稀です。ほとんどの場合は、多少煙が出るだけです。どちらにしても、PCB上の焼け焦げが事実を物語っていました。トランジスタが過熱し、暴走して発煙したのです。しかし、なぜそのような結果になったのでしょうか? それは証明済みの設計でした。何が変わったのでしょうか? 簡単な調査の結果、回路は同じであることが証明されました。同じコンポーネントで、同じ入出力で、ロットや製造業者さえも同じでした。1つだけ変化したのはレイアウトでした。私がこの基板をレイアウトしたとき、機械的アセンブリの部品の周囲に収まるよう、フォームファクターを調整する必要がありました。パワートランジスタの周囲の銅箔は、元々は約1平方インチでした。この設計では、その1/3に切り詰められました。面積の制約のため、電力を生成する他のコンポーネントは、PCB上で理想よりも近くに配置されました。この両方の要因から、狭い面積の銅箔では放散できない大量の熱が発生し、トランジスタが早期に破壊されることになりました。 重要なコンポーネントを定量化するデザインルールのリストを維持 知識の移行はほとんどの場合、現場において最大のボトルネックで、多くの時間を必要とします。理想的には、全ての設計者が元の設計を構築するときにきちんとノートを作成し、思考プロセスを保存するべきです。しかし、a) 面倒である、b) ノートが 消失することから、実際にはほとんどの場合これは行われません。問題なのは、机上では実証済みの設計を再利用するのが効率的ですが、ノートが十分に作成されなかった、または知識の移行が不完全であったために、重要な設計パラメーターの多くが忘れ去られている場合、設計パラメーターを推量してチェックするために時間を浪費するということです。いくつかのデザインルールを組み込むと、小さな変更により設計が不良になることを回避し、チームの設計時間を節約できます。これを最初からうまく行うには、次のような方法を使用します。 デザインルールを作成して組み込み、恒久的に引き継がれるようにする 私は、意味のあるルールを好みます。このため、管理を行うデザインルールを割り当てる前に、消費電力についての制約を定義することが重要です。このための最良の方法は、 データシートを作成することです。適切に作成されたデータシートには一般に、電力定格についてベストからワーストまで、最低でも3つの区分の条件が含まれます。 最初の定格は、コンポーネントのみが、自由な空間で消費する電力です。これは、ワーストケースの消費電力と考えられます。 2番目の定格は、コンポーネントが「一般的な」形式でFR-4銅箔のPCBに半田付けされたときの消費電力です。この「一般的」とは主観的な用語です。この電力の値は平均値と考えられますが、可能なら経験的に検証する必要があります。 3番目の定格は、ベストケースの消費電力です。これは、コンポーネントが 1平方インチ、2オンスの銅箔上に 完璧に取り付けられた場合に達成されます。この値は、実際に達成することは困難な理論値と考えるべきです。 計算に使用する消費電力の値は、一般的な値とベストケースとの間での主観的な判定となります。 どれだけの電力を消費する必要があるかが判明したら、 ルールを作成します。これによって、その設計を誰かが使用するとき、元のデータシートをチェックする必要もなくなります。ただしこれは、注意を払う必要がなく、データシートの文書化がいい加減でもいいという意味ではなく、バックアップや、設計をさらに明確化するために使用するということです。今日の設計ソフトウェアには コンポーネントライブラリが付属し、コンポーネント評価の時間を節約できると同時に、ユーザーが特定のコンポーネントにルールを添付できます。レイアウトに十分なヒートシンクが使用されていない場合、まだ仮想の設計であるうちに「デバッグ」する方が、実際に火を吹いてからやり直すよりもはるかに楽です。
回路図からのプロジェクトライブラリの作成 回路図からのプロジェクトライブラリの作成 回路図からすばやくプロジェクトライブラリを作成し共有する 外部の製造業者を使う場合、または社内に設置されたライブラリにアクセスできない他のグループと設計を共有する場合、プロジェクトライブラリを作成するとデータを簡単に共有できます。導入済みのライブラリ、または Altium Concord Proライブラリからライブラリを作成しても、サプライヤー検索を使って手動でライブラリを作成したとしても、部品をローカライズして簡単に作成できます。ライブラリを作成すると、外部との共有のためにデザインの移植性を高めることができます。 Altium Designerは、各コンポーネントのプロパティを編集することで、または [Find Similar Objects] コマンドを使いSchematic Inspectorを利用することでライブラリを作成する機能を備えています。しかし、大規模で複数シートにわたる回路図の場合、これらは実用的な方法ではありません。代わりに、パラメーターマネージャーを使用してすばやく回路図ライブラリを作成することで、コンポーネントを1つのグローバルなプロジェクトライブラリに集約できます。 外部ライブラリ リソースを不要にする Altium Designerのパラメーターマネージャーを使って、回路図からプロジェクトライブラリを作成する方法を説明します。プロジェクトライブラリを持たず、全てのコンポーネントを導入済みライブラリから読み込んだプロジェクトを使って説明します。 このサンプルデザインのシートは1枚のみです。より規模の大きい回路図の場合、この方法を使うには全てのシートを開く必要があることに注意します。次に、デザイン内の全てのコンポーネントを使ってプロジェクトライブラリを作成する必要があります。回路図エディターで利用できる [Design] » [Create
エンジニアのためのPCB設計ガイド：パート2 — 計画立案 Guide Books エンジニアのためのPCB設計ガイド：パート2 — 計画立案 エンジニア向けPCB設計ガイド パート2 - 計画 エンジニア向けPCB設計ガイドシリーズは、初心者/学生や電子工学の専門家を対象としたガイドとして機能します。エンジニアのビジョンからPCBを生産するまでの方法、段階、および実践の説明を提示します。概念から完全に組み立てられたPCBの納品に至るまで、この文書は基本的な設計段階を通じてあなたを導き、組織のニーズに合わせて調整できる実証済みの業界実践を提供します。さらに、これらのトピックをより深く探求するための有用なリンクが提供されています。 イントロダクション 1枚または複数のPCBの開発を計画することは、大変な作業になることがあります。プロジェクトの開発に使用される他のソフトウェアツールがたくさんあります。チーム内の人的リソースの進捗を追跡するために使用できるツールから、プロジェクトを実現するために内部および外部リソースが使用するソフトウェアツールまで。このエンジニア向けPCB設計ガイド パート2 - 計画は、電子製品の中心を生み出すために必要な文書をまとめるために使用されるツールよりも重要なプリント基板について理解するのに役立ちます。 ツール — 中央集権的なツールを使用する プロジェクトを完了させ、設計目標を達成するためには、多くのツールが利用可能です。複数のツールセットを使用する際の難しさは、プロジェクトに取り組む全員の間での連携を実現するためにこれらのツールを互いに通信させることにあります。Altium Designer®は、コンセプトの開発からシミュレーション、信号整合性分析まで、一体型の環境を提供します。ボードのスタックアップアーキテクチャを知的に計画し、電力分配ネットワーク（PDN）の電力整合性問題を分析・モデル化する能力を提供します。サプライヤーからのリアルタイムデータを使用することで、部品表の生成が効率化されます。Altium Designerは、シンプルから複雑なマルチボードプロジェクトを生成する強力なツールスイートを組み合わせています。 信号整合性 Altium Designerを使用すると、スキーマティックまたはPCBエディターからPCBの信号整合性（SI）パフォーマンスを分析し、事前定義されたテストに対するネットスクリーニング結果を評価し、選択されたネット上での反射とクロストーク分析を実行し、波形を表示および操作することができます。 Altium
技術者向けPCB設計ガイド: 第1部 チーム Guide Books 技術者向けPCB設計ガイド: 第1部 チーム はじめに どのような人がPCBの設計プロセスとエンジニアリングに関与しているのでしょうか？当然、PCBを作成するすべてのタスクをたった1人が負っているわけではありません。構想を実現するために活用し、管理しなければならない工学的、科学的規制が数多く存在します。プロジェクト技術者としての最初のタスクは、チームを理解することです。 技術者向けPCB設計ガイド（第1部）：チーム この技術者向けPCB設計ガイド（第1部）は、初心者/学生、電子工学専門技術者に向けたPCB設計の無料ハンドブックシリーズの第1弾です。このシリーズでは、技術者の構想からプリント回路基板（PCB）を製造するための方法、段階、および慣行について理解することができます。PCBの構想から完全に実装されたPCBの納入まで、特定の要求に合わせて調整可能な実証済みの業界慣行に沿って、 オンラインのPCB設計ソフトウェアを用いた基本設計の段階について説明します。 チーム 以下のようなメンバーでスタッフを構成することが可能です（図1を参照）。 図1：基本的なPCB設計チームの組織。 設計技術者 設計者であるあなたはPCBエンジニアとして主導権を握り、このPCBの実現に際してタスクの実行と以下に示したPCB設計チームの管理とのバランスを取るのです。さらに、最終製品についても責任を負います。最終的な承認を行う立場であり、その責任は自分にあります。 製品設計サイクルが成功するかどうかは、製品開発を完了するために使用できる数多くの無料PCBエンジニアリングソフトウェアツールと共に、社内外のリソースを効果的に管理する能力にかかっています。 ERP/MRPシステム 企業資源計画（ERP）と資材所要量計画（MRP）がすべての始まりです。最初の構想から最終製品まで、ERP/MRPシステムは、プロセスの設計・開発と計画において重要な役割を果たします。製品の設計・開発のためにチームが使用するソフトウェアツールのほとんどは、MRP PCB材料システムと直接連動します。Altium Designerブックには、open database connectivity（ODBC）接続を使用して、ERP/MRPシステムに直接、リンクできるサプライヤーリンクシステムがあります。会社の部品データベースへのリンクと共に、このリンクを外部のサプライリソースで利用できるようにすると、すべてのデータをサプライチェーンにシームレスに統合できます。 PCB設計者 CID+ このチームメンバーは、設計とPCBレイアウトのプロセスのあらゆる側面に精通している必要があります。実際、場合によっては、完成した回路図と部品表を渡すだけで、PCB設計者がプロセス全体の管理を含む残りの作業を代わりに行ってくれます。これにより、自由に他のプロジェクト関連タスクに集中することができます。PCB設計者は、電子回路の電気特性と、PCBの製造と実装に必要なドキュメントの適用・作成方法について理解しています。さらに、設計者は、PCB実装に関連するプロセスだけでなく、PCB製造に関連する材料科学に精通している必要があります。
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