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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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Excel スプレッドシートを使用したキャパシタのインピーダンス対周波数のモデリング Excel スプレッドシートを使用したキャパシタのインピーダンス対周波数のモデリング 1 min Whitepapers 以前の記事 で述べたように、2日間の設計コースのクラスノートに基づいて、電源サブシステムの設計を正しく行うことは、今日の高速PCB設計プロセスで最も難しい側面です。このプロセスの主要な側面は、最終製品で適切に機能するように電源をモデル化することです。このモデリング努力の重要な部分は、キャパシタのインピーダンス対周波数をモデル化できるようにすることに焦点を当てています。これは十分に単純で、Excelスプレッドシートを使用して行うことができます。 この記事では、キャパシタの集団がどのように選ばれるか、この努力の一環としてExcelスプレッドシートがどのように使用されるか、キャパシタを分析するためのSPICEモデルがどのように作成されるか、そして実際の回路と完全なPDNの要素に対する結果の予測がどれほど近いかを説明します。この記事で強調されるのは、Alteraから無料で提供されている PDNツールです。 キャパシタのインピーダンス対周波数を支配するものは何か？ Excelスプレッドシートを使用してキャパシタのインピーダンス対周波数をモデル化する方法について詳しく説明する前に、 キャパシタがどのように振る舞うかを理解することが重要です。 キャパシタには3つの要素があり、それらは以下の通りです： キャパシタ自体。 キャパシタと取り付けリードのインダクタンス。 導体の抵抗。 上記の要素は直列に発生し、RFエンジニアは結果として得られるデバイスを一連の調整回路としてラベル付けします。 キャパシタの振る舞いを理解するには、以下の基準に基づきます： 低周波数では、インピーダンスは非常に高いため、キャパシタの振る舞いは見えません。 高周波数では、キャパシタはインダクタとして機能します。 図1は、2つの一般的なキャパシタのインピーダンス対周波数を示しています。 低周波数では、キャパシタのインピーダンスは予想通りです。最終的に、寄生インダクティブリアクタンスとキャパシティブリアクタンスは一つの周波数で等しくなり、共振時のLC回路のように互いに打ち消し合います。グラフの下部では、キャパシタのインピーダンスはESR（等価直列抵抗）に等しくなります。 注：ESRは、コンポーネントリードを作る導体の有限の電気伝導率によるすべてのコンポーネントの寄生抵抗です。 コンデンサのグループは、回路内でのコンデンサの配置方法に依存して、直列共振と並列共振を示すことがあります。各共振は、特定の周波数（または周波数群）でインピーダンスが最小になるときに発生します。共振周波数の周辺では、コンデンサは電源で最も有用ですが、比較的狭い周波数範囲でのみ有用です。有用な周波数をより広い範囲に拡大することは、PDNで複数のコンデンサを使用する理由の一つです。 適切なインピーダンス計算 記事を読む
シングルボードコンピュータのレビューとまとめ 最高のシングルボードコンピューターのレビューとまとめ 5 min Blog シングルボードコンピュータは、マイクロコントローラーよりも高い計算能力が必要なプロジェクトを始めるのに興味深い方法を提供します。私たちの最新のシングルボードコンピューターレビューをご覧ください。 記事を読む
クラウドコラボレーションで電子機器のライフサイクルを管理しましょう クラウドコラボレーションで電子機器のライフサイクルを管理しましょう 1 min Blog 電子製品のライフサイクルは、コンポーネントのライフサイクルに大きく依存しているという点で興味深いものです。この関係にもかかわらず、すべての電子製品のライフサイクルは他の製品と同様の軌道をたどります。新製品は初期採用から始まり、後に持続的な成長を経てピーク採用に達し、より優れた機能を持つ新製品が登場すると徐々に衰退します。この事実を受け入れると、各フェーズの電子製品ライフサイクルを利用して、設計とビジネス戦略を計画する方法を決定できます。 もしチームが新製品に取り組んでおり、製品のライフサイクルをコントロールしたい場合、2種類のライフサイクルの可視性が必要です：完全なサプライチェーン情報と製品ライフサイクル管理です。Altium DesignerをAltium 365プラットフォーム上で使用することで、チームは電子製品ライフサイクルの両側面を見ることができます。製品ライフサイクルのこれらの側面についてどのように考え、なぜチームがこの可視性を必要とするかをここで説明します。 電子製品ライフサイクルに何が影響を与えるのか？ エレクトロニクスのライフサイクルは、いくつかの理由で短くなっています。エレクトロニクスにおいて、製品のライフサイクルは部分的にはその機能を実現するコンポーネントのライフサイクルに依存します。製品の寿命を通じて長いライフサイクルと再設計の回数を少なくすることを望む設計チームは、NRNDまたは廃止されたコンポーネントの原因を理解しています。これはビジネス上の問題でもあります：製品がコンポーネントの廃止とは無関係な理由で突然廃止されることがあります。 急速な技術開発と消費者の注意が短くなるこれらの日々において、任意の製品のエレクトロニクスのライフサイクルを予測することは難しくなります。ここでは、電子製品のライフサイクルに影響を与える要因のいくつかを紹介します： 消費者の需要。これはビジネス上の問題であると同時に設計上の問題でもあります。消費者の好みは時間とともに変化します。 競合製品のリリース。競合が市場シェアを脅かす製品をリリースすると、あなたの設計は適応する必要があります。これはハードウェアレベルでの変更を強いるかもしれず、再設計を引き起こす可能性があります。 コンポーネントの廃止。製品のコンポーネントがNRND廃止された場合、製品を大規模に生産し続けるためには製品を更新する必要があります。または、完全に新しい製品に置き換えるべきです。 新しいコンポーネントはより多くの機能を提供します。この点と前述の陳腐化に関する点は相互に排他的ではありません。しかし、コアコンポーネントの新しいバージョンが利用可能になると、設計中の現行コンポーネントが陳腐化するリスクが高まります。新しいバージョンが利用可能であれば、コンポーネントがNRND（新規設計非推奨）になる可能性がありますが、完全に廃止される前に生産が続けられることもあります。 下の画像では、進行中のプロジェクトの最近のリビジョンに対してActiveBOMドキュメントを開きました。設計プロセスの早い段階でサプライチェーンを確認しなかったため、在庫切れのコンポーネントやいくつかの陳腐化したコンポーネントを交換する必要がありました。デザイナーは、すでにシンボルとフットプリントを持っていた信頼できるコンポーネントに固執しました。幸いにも、これらの陳腐化したコンポーネント（下のショットキーダイオードを参照）はすべて標準的なパッケージングを持っていたので、再設計は迅速に進みました。もっと悪い状況になり得ました；中心的なSoCが陳腐化していた場合、私たちは（ボードとファームウェアのレベルで）大幅な再設計に直面していたでしょう。 このデバイスの長期ライフサイクルは短く、NRNDおよび陳腐化したコンポーネントが含まれています。製品を繰り返しリリースする場合、設計チームはその寿命を延ばすために代替コンポーネントを選択する必要があります。 この製品の再設計はどの程度広範囲にわたる必要がありますか？これはオープンな質問です。標準パッケージの受動部品のような単純なコンポーネントの場合、再設計はそれほど広範囲には及びません。熟練した設計者であれば、これらを比較的迅速に実装できます。SMD受動部品は標準パッケージで提供される傾向があるため、回路図とPCBレイアウトで代替コンポーネントを簡単に交換することができます。ICやSoCの場合、デバイスにコンパイルする任意のコードの前方互換性をコンポーネントメーカーに依存しなければならないため、巨大なリスクを負うことになります。コンポーネントがもはや調達できなくなるまで待つのではなく、適切な代替品に今すぐ交換する方が良いでしょう。 特殊なIC、特殊なSoC、センサー、またはその他のコンポーネントを備えた組み込みシステムの場合、必要とされる再設計はより広範囲に及び、製品のファームウェアにまで及ぶことがあります。標準的なIP（例えば、Arm Cortexコアで動作するMCU）を使用するよく知られたベンダーを選択している場合、ファームウェア開発に必要なライブラリは小さな変更で済むため、再設計や開発作業の範囲が縮小されます。 クラウドで電子機器のライフサイクルを管理する チームの全員が早期にコンポーネントのライフサイクル情報にアクセスでき、設計のライフサイクルステータスを追跡できるようにすることで、リデザインを予測する管理プロセスを作成できます。これは、適切なクラウド協業ツールを使用して、設計データをチーム全員と共有することにかかっています。 チーム全員が製品およびコンポーネントのライフサイクルの可視性を必要とする場合は、Altium 365上のAltium 記事を読む
シルクからソルダーマスクまでのクリアランス：追加する必要があるPCB設計ルール シルクからはんだマスクまでのクリアランス：追加する必要があるPCB設計ルール 1 min Blog Altium 20を使い始めたとき、箱から出したそのままで、標準的なプリント基板（PCB）を作る方法に関してほぼ全てをカバーしているデフォルトの設計ルールチェック（DRC）に感銘を受けました。Altium Designerはデフォルトで「10ミル」ルールに設定されており、これは銅のトラックの標準的な間隔や幅が10ミルであることを意味します。さらに、他のほとんどの間隔もデフォルトで10ミルに設定されています。これにはトラック同士、パッドとトラック、スルーホールと他のパッドやビアとの間隔など、想像できるほぼ全てのものが含まれます。例外は、シルクとはんだマスクのクリアランスと、パッド周りのはんだマスクの拡張クリアランスで、どちらもデフォルトで4ミルに設定されています。 新しい設計を始めるということは、回路基板にとって重要なPCB設計ルールを選択することを意味します。このルールセットはPCB製造会社によってサポートされ、エンジニアが機能的な回路基板を設計するのを助けます。デフォルトの10ミルルールには例外が存在し、特に密度や複雑さが増すと、全く異なる設計ルールのセットが存在することがあります。例えば、ボールグリッドアレイ（BGA）フットプリントを持つ集積回路（IC）の下の領域などがそうです。 密度が増加するにつれて、または信号エッジレートが増加するにつれて、これらのルールが他の単位や複雑さのレベルでリストされることは珍しくありません。 PCB設計ルールは製造能力に合わせるべきです 私はよく「6ミルルール」で設計することを好みます。なぜなら、オンライン注文手続きを使用してPCB製造業者を通じて素早く小さな設計を行うからです。新しいPCBの設定をする際には、使用したいPCB製造の範囲と PCB製造予算の見積もりを決定します。 ルールセットと製造業者のタイプが決まったら、製造能力を調べてAltium Designerが理解できるルールやポリシーに翻訳する必要があります。しばしば、そのベンダーの能力をほぼ一行ごと、統計ごとに表す一般的な「xミルルール」ルールセットに加えて、ベンダー固有のルールセットを作成します。 複雑さが増すにつれて、それに応じてルールセットを適応させ、それが表す製造上の妥協点を理解することが重要になります。製造プロセスを理解することは、これらの場合に役立ちます。例えば、ボードの中心部はドリルから銅への登録が最も良好で、ルールをより柔軟に適用できる場所かもしれません。別の見方をすると、ルールを曲げ、製造能力を押し上げる必要がある場合には、可能な限り成功の確率を統計的に高めることが最善です。 デフォルトの設計ルールや IPC基準で定義されている典型的な導体間クリアランスに加えて、組み立て欠陥を生じさせることなく密度を高める必要がある場合に考慮すべき他のクリアランスがあります。これらのクリアランスには、多くの設計者がデフォルト値をそのまま使用することが多い、はんだマスク（または「はんだレジスト」）とシルクスクリーンが関係します。代わりに、Altium Designerが不必要なエラーを引き起こさないように、カスタム値を設定してください。 はんだマスクスリバー もし非常に高密度の設計を行っていて、パッドのクリアランスが非常にタイトになり始めた場合、パッド間に残るはんだマスクのスリバーを単純に除去できるエリアを定義することが理にかなっています。コンポーネントのパッド周りにはんだ抵抗の拡張が定義されている場合、マスクの開口部が重なっていれば、パッド間に残るはんだマスクはすでに除去されます。これにより、信頼性のある製造が難しい小さすぎるはんだマスクのスリバーを自動的に除去できます。 このルールは、特定のパッドクラス、特定のネット、さらには特定のフットプリント間のはんだストップマスクのスリバーを管理する簡単な方法を提供します。例として、上の画像では、1206フットプリントとすべてのパッド間の最小はんだマスクスリバーに制約を設定しました。異なる層間、異なるパッドクラス間で個別のルールを適用することができます。 はんだマスクの拡張 ルールを曲げる別の例は、高密度のピンやパッドの周りのはんだマスクの拡張を減らし、ピン/パッド間に十分なはんだマスクが残るようにすることです。これにより、 はんだダムとして機能し、組み立て中のはんだブリッジを防ぐことができます。これは明らかにトレードオフであり、はんだ抵抗のミスレジストレーションの余地が少なくなり、はんだ付けの可能性やはんだブリッジの可能性に影響を与える可能性があります。 記事を読む
電力消費を知る 電力消費の計算方法 1 min Blog 個々のコンポーネント、電気ブロック、あるいは電子システム全体の消費電力を理解することは、電子エンジニアにとって不可欠です。これは、コンポーネントの最大限度を超えないようにするだけでなく、消費電力がシステムの電圧と電流に関連しているため、入力側または出力側の未知のパラメータを計算することも重要です。この記事では、電子設計における消費電力を分析するための私の実践を説明します。 消費電力の計算方法：基本中の基本 まず、私の分析方法の基礎となる消費電力について説明します。電力に関する最初のルールは次のとおりです：システムの入力電力は常に出力電力よりも大きく、その逆はあり得ません。つまり、コンポーネント内で常に一部の電力が損失（Ploss）し、これがその消費電力です。したがって、消費電力の式はPin–Poutです。 基本的な消費電力の流れは図1に示されています。システムに電力を入力すると、その電力の一部がシステム内で熱として失われ、出力電力が減少します。したがって、出力電力は入力電力よりも少なくなければなりません。 ほとんどの電力損失は最終的にコンポーネント内部の熱となります。これは一般に電力散逸と考えられています。アクティブコンポーネントの場合、全体の電力の一部が他のエネルギー形態に転送されることがあり、これは一般に電力消費と見なされます。例えば、LEDでは、電力は発光（電力消費）と熱（電力散逸）から成ります。したがって、電力散逸は熱であり、電力消費はシステムから得たい電力です。電力散逸の公式では、例えば電気から光への電力転送は分析せず、システムやコンポーネントがどれだけ電力を散逸させるかのみを扱います。 第二のルールは、電力と電圧、電流の関係です。ご存知の通り、これはシステムの電流消費によって加えられた電圧を乗じたもの、つまり P = UI です。電圧と電流の関係は、抵抗またはインピーダンスであり、これはお馴染みのオームの法則 U = RI または U = ZI です。これら2つの方程式とその組み合わせにより、私たちは全ての電力散逸計算を行います。これらの法則が常に有効であることを覚えておくことは良いことです。加えられた電圧が5Vで、電流が1Aの場合も、5Ωの抵抗を通る場合も、加えられた電圧が1Vだが電流消費が5Aで、0.2Ωの抵抗を通る場合も、同じ電力が得られます。どちらの場合も、電力散逸は5Wであり、電圧と電流を使って計算するか、電流と抵抗を使って計算するかに関わらずです。電流ベースの計算では、P = RI² 記事を読む
Customer Success Stories SpaceQuest Find out how SpaceQuest used Altium to develop an experimental identification system from concept to flight hardware in six weeks.
直列終端伝送線路の電圧と電流の波形 直列終端伝送線路上の電圧と電流の波形 1 min Blog 私たちの本、 Right the First Time, A Practical Handbook on High Speed PCB and System Design、第1巻および第2巻、また、私たちの現地および公開コースでは、直列終端伝送線の価値について語っています。このタイプの伝送線では、線が充電されている場合を除き、電力は使用されません。これにより、最小限の電力で多くの計算を行うことができます。しかし、このタイプの線の動作を明確に理解することは混乱を招くことがあり、少し難しいです。特に、この操作がどのように機能するかを視覚化することは難しいです。この記事の目的は、この伝送線の動作を明確にし、それを示すグラフィックを提供することです。 基本 直列終端伝送線は、不一致の出力インピーダンスを持つ CMOSデバイスを接続するための主要な方法です。以下の議論では、参照されるすべてのデバイスはCMOSデバイスです。CMOSデバイスは、ECL技術の終焉をもたらしました。なぜなら、ECLでは何をしても、線は常に電力を引き出し、大型機械での重大な冷却問題を引き起こしたからです。 図1は、50オームの伝送線が接続された典型的な5V CMOSドライバーと受動的なCMOSレシーバーです。 記事を読む