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次の多層PCBでの非対称ストリップライン

次の多層PCBでの非対称ストリップライン 1 min Thought Leadership 芸術、科学、そして一般的に自然における対称性の美しさは、何か不思議なものがあります。絵画や図面の要素間の視覚的なバランスは、芸術作品の成否を左右することがあります。PCB設計は、工学であると同時に芸術でもあり、対称性は技術的な役割と同じくらい美的な役割を果たします。高周波同軸ケーブルや導波管の代替品としての謙虚な始まり以来、ストリップラインは多層RFおよびHDI PCB設計者の間で主要な存在です。これらの導体は、周囲の誘電体が放射を抑制し、分散補償を提供する多層PCBの内層に密接に配置することができます。ロバート・バレットに感謝します！対称対非対称ストリップライン配置対称ストリップラインは、埋め込まれたマイクロストリップの次に単純な埋め込みトレース配置です。マイクロストリップや埋め込みマイクロストリップトレースとは対照的に、ストリップライントレースはPCBボード層に埋め込まれ、トレースの上下には固体の銅グラウンドプレーンが配置されます。多層PCBの内層には通常、ストリップライントレースが含まれています。これらのトレースはグラウンドプレーンの間に埋め込まれているため、特に望ましい EMI耐性を持ち、PCB上の他のコンポーネントはストリップラインによって生成されるEMIの影響を受けません。対称ストリップラインとは対照的に、非対称ストリップラインは基板の中央に埋め込まれていません。非対称ストリップラインは、周囲のグラウンドプレーンの一方に近い位置に配置されます。非対称ストリップラインを使用して信号をルーティングする場合、より近いグラウンドプレーンをストリップラインの参照として使用する必要があります。これにより、グラウンドプレーンにより強いリターン信号が誘導されることが保証されます。より複雑な配置では、ストリップラインを単一層内の導体のカップルされた並列ペアとして配置することができます。このエッジカップル配置では、同じ層にトレースのペアを同じグラウンドプレーン間の距離で配置します。この配置により、特定の層内で差動ペアのルーティングが可能になります。より興味深い配置は、ボードカップル配置を使用することです。ここでは、2つの非対称ストリップラインが対称配置で互いの上に積み重ねられます。これには、積み重ねられたストリップラインを収容するためにより厚い基板が必要になるかもしれませんが、横方向の基板スペースを節約し、2つのグラウンドプレーン間のより高い相互接続密度を実現します。この配置は、2つのストリップラインが並列であるため、差動ペアのルーティングにも使用できます。緑色の多層PCB上のマイクロストリップとビアの相互接続複数の計算機、複数の値すべての可能なトレース配置に対するインピーダンス方程式をすべて暗記していなくても恥ずかしいことはありません。ストリップライン配置のためのインピーダンス計算機をインターネットで探している場合、結果をよく見て、他の計算機の結果と比較する必要があります。また、さまざまな計算機で使用されている方程式を比較することも重要です。単一の非対称ストリップラインのインピーダンスを計算する方法はいくつかあります。一部の計算機は対数関数の差を使用し、別の計算機は幾何学的パラメータの数に対して約6次の依存性を持つべき乗関数を使用し、インターネット検索を通じて見つけることができる他の公式も間違いなく存在します。これらの計算機は、ストリップライン配置を定義する構造パラメータによって、大きく異なる結果を生み出すことがあります。異なる2つの計算機は、5から10オームの差を生じさせることがあります。真のインピーダンス値は、これらの値の間のどこかにある可能性が高いです。これは、PCBでのインピーダンスマッチングに大きな問題を引き起こします。高速または高周波信号を扱う際、5オームのインピーダンス不一致は、特定の周波数で共振によるリンギングなどの問題を引き起こすのに十分な影響を与えます。高周波信号では、伝送線上の共振は大きな放射を引き起こします。非対称ストリップラインでは、これがHDIボードで問題を生じさせる可能性があります。幸いなことに、周囲の誘電体のため、ルーティング密度が低いボードはこのEMIの影響を受けません。インピーダンス計算機を使用する際に生じうるこれらの潜在的な問題を考慮すると、インピーダンスを決定するために数値シミュレーションを使用することが最善です。ほとんどの人はこのタイプのソフトウェアにアクセスできませんが、投資する価値はあります。代わりに、別の設計戦略を検討してリンギングを防止または抑制することを考えてください。パラメータ変調と差動ペア

IPCに準拠したフットプリントモデルの操作

IPCに準拠したフットプリントモデルの操作 1 min Blog エレクトロニクス業界は業界標準の恩恵を受けています。これらの標準により、選択したコンポーネントを設計間で再利用でき、仕様が一貫して、IPCに準拠した製造者が標準プロセスを使用して基板を構築できるという保証を設計者に与えます。これにより生産性が向上し、デバイスが確実に意図したように動作するようになります。標準のIPC 7350シリーズ（具体的には、IPC 7351B）により、表面実装コンポーネントの領域パターンの一般的な物理設計パラメータが指定されます。この標準に適合させるには、さまざまなタイプのコンポーネントが特定のフットプリントを必要とします。製造業者はこの標準内で対処して、製品が品質の要件と信頼性の要件を満たし、再作業や破棄が確実に減るようにします。 PCBがIPC 7351B標準に準拠するとき、表面実装コンポーネントが標準化された領域の配置に準拠しない場合があります。コンポーネントを使用することはできますが、製造業者が特定のコンポーネントを操作するためにプロセスを適応させる必要があるので、彼らからの追加の設計コストを負担する必要がある可能性もあります。カスタマイズされた、独自のコンポーネントを操作している場合、コンポーネントをIPCに準拠するよう設計することは良いアイデアです。 IPC準拠のフットプリントを使用したコンポーネントの作成全てのコンポーネントがIPCに準拠したフットプリントを使用しているわけではありません。幸いにも、最良のPCB設計ソフトウェアパッケージにはCADツールがあり、一部のシンプルな設計方法を適用する限り、これらのコンポーネントを操作することができます。例えば、領域のパッド間のピッチは標準トレース幅と違っており、これらの非準拠のコンポーネントを使用する場合は、設計ソフトでこの設定を変更する必要があります。カスタムコンポーネントを使用するときに配置や配線の問題を避けようとするなら、手間を省いて直ちにIPCに準拠するコンポーネントのフットプリントを作成することができます。AltiumではIPC Compliant Footprint Wizardがアプリケーションの拡張機能として使用可能です。このウィザードではテンプレートを使用してIPCに準拠するコンポーネントのフットプリントを生成し、手動でコンポーネントを作成するのに比べて、大幅に時間を節約します。ウィザードにアクセスするには、新しいPCBライブラリファイルを作成する必要があります。これはスタンドアロンファイル、または既存のプロジェクトへの追加として作成することができます。この新規のウィンドウがアクティブな状態で、[Tool] メニューをクリックして [IPC Compliant Footprint Wizard] を選択します。さまざまなコンポーネントフットプリントを作成するオプションが表示されます。この例では、CQFPパッケージを使用します。

コンポーネントの選択を容易にするためのライブラリ検索機能

コンポーネントの選択を容易にするためのライブラリ検索機能 1 min Thought Leadership コンポーネントは、基板を機能させるのに不可欠な要素です。コンポーネントライブラリには、利用可能なコンポーネントに関する全ての情報が1つの場所に含まれているため、コンポーネントライブラリを使うことで、簡単にコンポーネントを基板に追加し、シミュレーションおよびルールチェック機能でコンポーネント情報を使うことができます。他の設計ソフトウェアパッケージの多くでは、これらの機能を別のプログラムに分離しています。または、コンポーネントを検索し調達情報にアクセスするために外部のサードパーティー製ツールを使う必要があります。複数の独立したプログラムに頼るのでも、サードパーティーのサービスをワークフローに統合するのでもなく、設計およびコンポーネント選択ツールは1つの統合されたインターフェースに表示されるべきです。このようなツールを使えば、次の基板に必要なコンポーネントを簡単に検索および選択できる検索機能を使って広範なコンポーネントライブラリに簡単にアクセスできます。基板に必要な重要コンポーネントを検索するだけのために複数のプログラムを切り換える必要はありません。 Altium Designerのコンポーネントライブラリはコンポーネント検索および選択機能を備えているため、必要なコンポーネントを見つけ、基板に追加し、コンポーネント調達情報を部品表に含めるのは簡単です。設計の全ての側面が1つのプログラムに統合されているため、異なる機能の間で設計データを簡単にやり取りできます。ルール駆動型の設計エンジンと一貫性のあるデータ形式は、他の設計プログラムでは避けられないエラーを防ぎ、設計のあらゆる側面を追跡するのに役立ちます。回路図へのコンポーネントの追加基板を作成するには、最初に回路図を作成する必要があります。統合設計プラットフォームで設計する場合、回路図とレイアウト図の同期が維持されるようにその設計ツールは作られています。レイアウト図での変更は回路図に反映されます（逆も同様です）。このように重要な設計ドキュメントが同期されるため、同じ設計変更を手作業で2度行う必要はありません。Altium Designerはこれらの作業を全て簡単にします。コンポーネント選択は、回路図に必要なコンポーネントを検索することから始めます。必要なコンポーネントが見つかると、それらのコンポーネントを回路図に追加し、接続作業を開始できます。作業を進めるうちに、使用しているデバイスには別のコンポーネントの方がよりよい選択肢であることに気付く場合があります。その場合、代わりのコンポーネントを見つける必要があります。ここで、代わりのコンポーネントを見つけ、レイアウト図と回路図に簡単に追加するのに、コンポーネント検索および選択機能が役立ちます。基板を製造に払い出す準備ができたら、基板の部品表を作成します。手作業でこれを行う必要はありません。コンポーネントのリストを標準化された部品表にコンパイルし、各コンポーネントの調達情報をコンパイルできます。販売業者のWebサイトを検索し手作業でこの情報を追加する必要はありません。代わりに、回路図とレイアウト図に表示されたコンポーネントに基づいて設計ソフトウェアがこの情報を自動的にインポートします。 Altium Designerで開いた空の回路図にライブラリからコンポーネントを追加するのが次のステップです。外部の供給源から多数のコンポーネントライブラリをダウンロードした場合、コンポーネントにアクセスするにはそれらをインストールする必要があります。Altium Designerは画面の右側に[Libraries]タブを表示します。[Libraries…]ボタンをクリックするとインストール済みのライブラリが表示され、コンポーネントライブラリを追加できます。 [Libraries…]ボタンをクリックすると、以下のようなウィンドウが表示されます。複数のライブラリをインストールした後に、別のライブラリをプログラムに追加する必要がある場合、[Install…]ボタンをクリックすると、ハードディスク内を検索しAltium Designerに追加するライブラリを指定できます。1つのウィンドウから複数のライブラリを追加できることに注意します。 Altium Designerで提供しているライブラリビューワー作業を進め、「Freescale Microcontroller

高速設計

高速 PCB 設計における EMI: 信号の立ち上がり時間を理解する 1 min Thought Leadership 高速設計についてもっと学び、高速PCBレイアウトにおけるスイッチング速度、立ち上がり時間、およびEMIの対処方法について理解しましょう。

PCB設計ソフトウェア内のプロジェクトリリース管理

PCB設計ソフトウェア内のプロジェクトリリース管理 1 min Thought Leadership 夜も昼も頑張ってPCB設計を完成させ、ついに最後のトレースが接続され、最後のシルクスクリーンの参照が調整され、最終的なDRCが通過しました。これで週末を迎える時間ですよね？違います。製造業者に提出するための出力ファイルをすべて作成するために、まだやるべき作業が山積みです。多くのPCBリリース設計ツールのベンダーは、出力ファイルの作成をユーザーにとって簡単にするためのさまざまなメカニズムを提供しています。 Altium Designer^®は、そのジョブ出力ファイルを使用して製造出力ファイルの生成を自動化することで、ここでのトップリストに位置しています。これらのファイルを使用すると、作成したい出力を定義し、システムが従う一連のスクリプトにすべてまとめることができます。出力ジョブファイルを定義したら、製造ファイルを作成するためにそれぞれをアクティベートするだけです。このプロセスをさらに簡単にできるかと問われれば、Altiumプロジェクトが出力ジョブファイルをさらに自動化し、ファイルがプロジェクトPCBリリースプロセスによって一緒に実行されるようにすることで、それ自体を超えています。私たちが話しているこのメカニズムは、Altiumのプロジェクトリリーサーです。プロジェクトリリーサーは、全体的なリリースプロセスの一部として既に配置されている出力ジョブファイルを使用します。出力ジョブファイルの構築まず、出力ジョブファイルを再検討しましょう。以前のブログで、出力ジョブファイルの作成と使用方法について話しました。非常に似た出力ジョブファイルをいくつか取り、プロジェクトリリーサーの使用を示すために少し変更します。私たちは、基板製造業者用の出力ファイルを作成するための出力ジョブファイルと、基板組立業者用のもう一つの出力ジョブファイルという、2つの出力ジョブファイルを扱っています。2つの出力ジョブファイルは、「Fabrication」と「Assembly」と名付けられています。これらは非常にシンプルなファイルです。製造ファイルには、いくつかのGerberファイルが定義されているだけで、組立ファイルには、組立図が定義されているだけです。 Altiumでの組立ジョブ出力ファイル上の画像では、私たちの組み立て出力ジョブファイルの定義を見ることができます。他にも多くの出力を割り当てることができますが、私たちの場合は、組み立て図面のみを生成するための非常にシンプルなファイルセットアップをしています。また、この出力ジョブファイルは、PDF設定ダイアログの出力管理メニューで「リリース管理」の場所を対象として設定されていることにも注意してください。出力ジョブファイルを個別に実行するための手動の場所を設定することができますが、自動化されたプロジェクトリリースのために、私たちは自動の「管理」設定に設定したままにします。下の画像では、私たちの製造出力ジョブファイルの定義を見ることができます。見ての通り、これも非常にシンプルで、Gerberファイルの生成のみを設定しています。組み立てファイルと同様に、「リリース管理」にターゲットの場所を設定しています。 Altiumでの製造ジョブ出力ファイル上述の通り、必要な出力に合わせて出力ジョブファイルを設定することができます。こちらは、別の設計からの組み立て出力ジョブファイルの例です。この場合、PDFコンテナ用にPDFが生成されています（強調表示されています）が、強調表示されていないフォルダ構造には、Gerberファイルやその他のドキュメントが生成されています。このように複数の製造ファイルを作成する必要がある場合、ジョブ出力ファイルを使用すると、実際の時間を節約でき、後で新しい出力ファイルセットを再作成する必要があるときに重要なドキュメントを忘れることがなくなります。多くのドキュメントと印刷物が含まれるジョブ出力ファイルの例プロジェクトリリース管理にプロジェクトリリーサーを使用する出力ジョブファイルから製造ファイルを作成する場合、各ジョブファイルを開いてその中のファイルを生成する必要があります。プロジェクトリリーサーは、すべてのジョブファイルをまとめてから、リリーサーの直感的なユーザーインターフェースからそれらを管理することで、このプロセスを簡素化します。製造および組み立てファイル、ソースデータ、その他必要に応じて他のドキュメントやデータを同時に生成できます。また、リリーサーは、設計に定義されている任意のバリアントの組み立てデータも生成します。 Altiumのリリースマネージャーを起動するには、プロジェクトのプルダウンメニューに移動し、「Project Releaser」を選択します。下の写真に示されています。 Altiumのプロジェクトリリーサーのためのプルダウンメニューコマンド

差動ペアのインピーダンス: PCB設計のための演算器の使用

差動ペアのインピーダンス：PCB設計のための演算器の使用 1 min Blog 私は高校でさまざまなコンピューターの授業を受け、なぜイーサネットケーブルの導体が互いにねじれているのか常に疑問に思っていました。これが、信号が互いに干渉することなく目的地に到達することを保証する単純な設計方法であることを、私はほとんど知りませんでした。往々にして、複雑な問題に対する最善の解決策は、実のところ最も単純なものです。導体の差動配線は、イーサネットケーブルに限らず、PCBにおける主要なトポロジーの1つです。回路基板の設計者は、多くの場合、差動トレースではなくシングルエンドトレースの観点から伝送線路のインピーダンスを論じます。一部の設計者は、差動ペアの各配線を固有のシングルエンドトレースとして扱う傾向があります。これにより、各配線間に存在する自然な結合が無視され、差動ペアのインピーダンスとシングルエンドのインピーダンスは大きく異なることになります。伝送線路は本当にあるのか? トレースが伝送線路として動作するかどうかは、特定のトレースでの伝送遅延に依存します。デジタル信号の立ち上がり時間、つまりアナログ信号の発振周期の4分の1が、トレースに沿った往復の伝送遅延の2倍未満である場合は、トレースを伝送線路として扱う必要があります。より保守的な業界標準のルールは、トレースの伝送遅延が、立ち上がり時間または発振周期によって定義される、臨界往復伝送遅延の10%を超える場合に、トレースを伝送線路として扱うというものです。疑わしい場合は、信号反射による問題を防ぐために、インピーダンスを一致させた方が安全です。差動 vs シングルエンドインピーダンス高速/高周波PCBでのインピーダンスの不整合は、信号を乱す可能性があります。信号の共振によるリンギングなどの問題は、シングルエンドの配線にインピーダンスの顕著な不整合がある場合に発生します。通常、低周波信号ではインピーダンス整合は不要です。ただし、トレースとその上流、および下流のコンポーネントの間の不整合が大きい場合は例外です。高速および高周波のPCBでは、インピーダンスは常に一致する必要があります。シングルエンドトレースのインピーダンスは、通常、伝搬信号が含まれているかどうかにかかわらず、隣接するトレースを無視して計算されます。差動ペアでは、隣接するトレースが信号トレースとして逆方向にリターン電流を伝搬すると仮定すると、一方のラインの信号は誘導によって他方のラインに結合されます。またこれらのラインは、基板誘電体に起因する寄生容量をライン間に持ちます。 PCBの差動ペアの配線とビアクロストークがコントロールされるほか、差動トレース間の結合によって、実際には各トレースのインピーダンスが低下します。設計者は、単純なシングルエンドトレースのインピーダンス演算器を使用して差動トレースのインピーダンスを計算すべきではないことに注意する必要があります。デジタル信号の場合は、差動インピーダンスを計算する際に信号の周波数帯も考慮する必要があります。数学的に理解するため、デジタル信号の周波数内容は、アナログ周波数の合計として表すことができます。これは、デジタル信号を伝送する差動ペアでの結合は、デジタル信号の周波数帯全体に大きく依存することを意味します。デジタル信号の強度の大部分は、折点周波数より低い周波数に集中しており、立ち上がり時間の逆数の約3分の1に等しくなります。動作周波数と折点周波数の間のすべての周波数が、インピーダンスの決定要因になります。差動インピーダンス演算器ストリップラインとマイクロストリップの差動ペアは、基層の存在によりインピーダンス値が異なります。対称、および非対称のストリップラインや、埋め込みマイクロストリップも、表面マイクロストリップとはインピーダンス値が異なります。基層の絶縁体および形状により、配線の有効比誘電率が変更され、配線が伝送線路として機能するかどうかを決定する臨界遅延時間も変更されます。多くの差動インピーダンス演算器を使用する場合は、トレースの有効比誘電率を事前に知っておく必要があります。これには、特定のジオメトリに合わせて調整された別の計算機能が必要です。