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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 記事を読む
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。 記事を読む
大量生産のための設計出力ファイルの最適化 大量生産のための設計出力ファイルの最適化 1 min Thought Leadership PCB設計者がCADツールを使用して回路基板を設計して以来、設計を製造するためには、それらのCADツールから出力ファイルを作成する必要がありました。これは、多くの手作業を伴う時間のかかる作業でした。データファイルに加えて、いくつかの関連ドキュメントを作成したり、製造図面を作成するために別の設計ツールを使用する必要があるかもしれません。しかし、最終出力ファイルの作成プロセスは、設計ツール内で自動化されるようになりました。 Altium Designerでは、製造業者に必要なファイルをコア設計ツール内で作成できる良い例が見られます。 Altium Designer®は、出力ファイルを個別に作成する機能を提供します。また、Altium Designerの出力ジョブファイルを使用して、大量生産に最適化されたPCB設計出力ファイルを作成することもできます。これにより、個々のファイル作成タスクをすべて1つの自動化されたバッチファイル内に配置することができます。これにより、多くの時間を節約できるだけでなく、再設計後に出力ファイルを生成する次回には、初期の出力ファイルと同じファイルセット、構造、フォーマットになることが保証されます。 個別に作成された設計出力ファイル 回路基板の設計プロセスには、信頼できる PCB 設計ツールが必要です。コンポーネントの配置、回路図のキャプチャ、PCB レイアウトは、設計を PCB 製造に取り込むためのパズルの一部にすぎません。Altium では、製造出力ファイル用にさまざまなオプションを提供しています。Gerber、Gerber X2、部品表、図面 PDF は、作成できるファイルと形式の一部にすぎません。これらのファイルはすべて、必要に応じて個別に簡単に作成できます。 Altiumで出力ファイルを個別に作成するためのメニュー 上の画像では、PCB レイアウトの「ファイル」プルダウン 記事を読む
統合されたコンポーネントライブラリを使用した電子部品の調達 統合されたコンポーネントライブラリを使用した電子部品の調達 1 min Thought Leadership 私たちの家では週末は食料品の買い出しの時間で、次の2週間に必要なものすべてと、それをどこで買うかを徹底的にリストアップします。食料品の購入に関して私たち夫婦ほど細かくないかもしれませんが、PCBの材料表を作成する際には徹底することが報われます。 設計が完了したら、自分に問いかける必要があります：これらの配置したコンポーネントを全部どこで手に入れるのか？これらのコンポーネントがなければ、あなたのPCBは決して実現しません。ここで、統合されたコンポーネントライブラリを備えた設計ソフトウェアが大きな時短になります。 自分でコンポーネントを調達する 「電子部品の供給業者」で検索を試みると、安全に扱える以上の結果が表示されます。誤解しないでください、もしそうしたいのであれば、配布業者のウェブサイトから必要な情報をすべて得ることは確かに可能です。コンポーネントの選択肢と配布業者の数は膨大で、ウェブサイトで情報を検索し、供給業者情報を探す時間は誰にもありません。この情報を一か所でまとめる何らかの方法が必要になります。これにより、時間と精神の節約になります。 一つの選択肢は、調達の問題を 製造業者に任せることです。製造業者は好んで使用するディストリビューターを持っており、これらの会社と良好な関係を築いています。また、一般的な部品を大量に注文する傾向があり、その価格の節約を顧客に還元します。一般的な部品を使用し、低ボリュームを要求している限り、問題を避けて厳しい納期を守ることができるでしょう。 これは安全な選択肢のように思えるかもしれませんが、いくつかの問題による生産遅延のリスクを自ら負うことになります。大手の製造業者は多くの顧客を抱えており、あなたの大量生産のためだけに部品を注文する必要があるかもしれません。これは、製造が始まる前にすでに遅延を引き起こす可能性があります。 もし特殊な部品が必要な場合、製造業者がそれらを在庫しているとは限りません。さらに悪いことに、偽造部品は思っているよりも一般的です。製造業者が厳格な品質管理を行っていない、または怪しい供給業者と取引している場合、あなたのPCBは誤ってマークされた部品や完全な偽造品の犠牲になる可能性があります。 顕微鏡でPCBを検査する 統合ライブラリと調達 独力で進むことを決めた場合、コンポーネントの選定と調達において時間を節約するのに役立つコンポーネント情報と管理ツールが必要です。PCB設計ソフトウェアにコンポーネントライブラリの検索機能と比較機能が含まれている場合、コンポーネントの利用可能性を完全に把握し、適切な代替品を選択し、予算を決定することができます。 コンポーネント情報ツールは、コンポーネントの 陳腐化を管理するのにも役立つべきです。完全なライフサイクル情報へのアクセスにより、設計に新しい部品を採用するかどうかを決定し、生産を開始する前に必要な変更を加えることができます。可能な代替品を並べて比較できることで、コンポーネントの選択肢を完全に把握し、最適な代替品を簡単に選択して、デバイスが設計通りに機能することを確実にすることができます。 このすべての情報は、材料表に統合する必要があります。コンポーネントの部品番号、サプライヤー情報、数量、適切な代替品、さらには製造業者のための価格やリードタイム情報まで含める必要があります。材料表を準備する際には、製造業者に確認することが重要です。ここに記載されていない他の情報を含める必要があるかもしれません。 この道を選ぶと、最初は大変に思えるかもしれません。製造業者のために多くの下準備をしなければならず、時間を投資する必要がありますが、製造業者の調達に関連する多くの問題を避けることができる可能性が高くなります。 電子部品が付いた緑のPCB 材料表を超えて PCB設計ソフトウェアの統合された部品ライブラリは、部品調達データや電気仕様を材料表に渡すだけでなく、設計ツールと直接統合するべきです。部品のフットプリントはCADツールに直接渡され、部品の配置やトレースのルーティングを前例のない精度で行うことができます。 部品のモデルも、部品ライブラリからシミュレーションツールに簡単に渡され、デバイスを損なう可能性のある信号問題を診断することができます。統合された設計とシミュレーションツールは、回路図から直接デバイスのモデルを構築し、これらの重要なシミュレーションを実行するために外部プログラムを使用する必要はありません。この情報は、次のPCBで代替部品を選択する必要があるかどうかを決定するのに役立ちます。 独自のコンポーネントを使用する場合、標準コンポーネントと直接仕様を比較することができ、コンポーネントオプションの全体像を把握できます。情報は力であり、この情報を一つの直感的なインターフェースで提示することで、設計オプションを比較・対照することが容易になります。 記事を読む
ユーザーインターフェースの使いやすさを過小評価しないでください ユーザーインターフェースの使いやすさを過小評価しないでください 1 min Thought Leadership 自分のキッチンでないと料理が複雑になることってありますよね？「置いた場所にない」から、使いたいフライパンや調理器具を探さなければならないのです。それによって時間がかかり、スパチュラを探している間に卵を焦がしてしまうことも。これは単純な朝食を作る場合の話ですが、複雑な食事を準備しようとすると、想像以上に大変です。このような状況がレストラン業界が利益を続ける手助けになっています。 卵が燃えて煙探知器が不快な鳴り声で警告することを笑い話にするかもしれませんが、PCB設計ソフトウェアで正しいコマンドを見つけられないときは、それほど笑えません。キッチンで場所がわからないフライパンや調理器具のように、CADソフトウェア内で論理的な位置にないメニューやコマンドは、私たちが成し遂げようとしていることを大幅に遅らせることがあります。回路図のキャプチャやPCBレイアウトなど、複数のツールを同時に調整しようとすると、問題はさらに悪化します。以下のユーザーインターフェースの使いやすさに関する問題が、あなたが働いているPCB設計キッチンに似ているかどうか確認してみてください： 機能をツールに投げつけて、うまくいくことを願う それは一つの出来事です。PCB CADベンダーが追加の技術を吸収し、それを現在の設計ツールに追加することがあります。PCB設計ツールを含むすべてのものは成長し進化する必要がありますが、設計ツールに機能を投げつけることが常に期待通りに機能するわけではありません。時にはうまくいき、時には顔に跳ね返ってきます。 ユーザーエクスペリエンスは、あらゆるコンピュータ支援設計ソフトウェアの重要な側面です。シンプルな使いやすさ、設計プロセスとモデルの相互作用へのアクセス、出力ファイル形式、またはPCBレイアウトを持つCADビューアーであれ、設計者はCADソフトウェアの使いやすさを考慮する際に多くの点を注意深く見る必要があります。ユーザビリティテストは役立ちますが、CADシステムは設計者やエンジニアの学習曲線を考慮する際に、ユーザーフレンドリーなソフトウェアとユーザーエクスペリエンスを念頭に置く必要があります。 残念ながら、デザイナーにとっては、定着しない技術はかなりの頭痛の種となります。既存のツールに追加された新機能が、そのツールの残りの部分と馴染まないことがあります。メニューコマンドやコントロールボタンが見つけにくかったり、機能の流れが確立されたツールと異なる場合があります。CADツールで新しい「X」機能を使用するのは良いアイデアのように思えますが、既に慣れ親しんでいる設計ソフトウェアでそれを機能させる方法を学ぶのに多くの時間を費やすかもしれません。 ユーザーインターフェースの使いやすさは、設計環境を備えた設計ツールでずっと良いです 材料を絶えず追加することはシチューではうまくいくかもしれませんが、PCB設計ツールではそうではありません しかし、より大きな問題は、もともと一緒に動作するように設計されていなかった複数の設計ツールをソフトウェアで使用することに伴います。CADベンダーは市場と競争力を保つために外部技術を購入し、それを自社のCADシステムに統合しようとします。しかし、これを実現するには、トランスレーターやインターフェースの使用が必要です。これはすべて「裏側」で行われるかもしれませんが、異なるデータ形式を扱っており、ツールからツールへ移行するためには変更する必要があります。これには、データ上で他のツールを単に開くだけで済むはずのところ、ツール間の転送プロセスに対応するために設計ソフトウェアで追加の手順が必要になる場合があります。 既存のツールセットに外部ツールを追加することは、ユーザーにとって非常に困難な状況を引き起こすことがあります。ツール間でデータを送受信するための全く新しい一連のコマンドが必要になるかもしれませんし、それによって元々のツールが意図されていた使用方法が変更されることもあります。新しい技術を受け入れるためにユーザーインターフェース全体が変更されることも珍しくありません。成長に対応できるように設計されたCADツールデータ環境がなければ、新しい技術や機能を追加することは、ユーザーが同じツールセットを何度も何度も再学習しなければならない大きな複雑さを引き起こす可能性があります。結果として得られるのは、単に一緒に販売されている多くの別々のツールであり、それが生産性を向上させるよりもむしろ損なう可能性があります。 統合設計環境は、複数のツールを使う作業をはるかに簡単にします 統合設計環境はユーザーインターフェースの使いやすさを育みます この問題を解決する方法の秘訣は、最初からすべてのツールが連携して動作するように設計されたPCB設計ツールセットを使用することです。このように動作する設計ツールは、共通の統合設計およびデータ環境を中心に構築されています。これにより、設計サイクル全体を通じて同じデータ形式と処理が使用され、複雑なデータ転送プロセスの必要性がなくなります。 成長を目的として設計された基盤の上に構築された設計ツールのセットを使用するとき、その成長は容易かつ自然に訪れます。新しい機能は、既存のユーザーインターフェースに追加され、それを再定義することはありません。これにより、いつも使っているフライパンやへらを探す時間を費やすことなく、それらが以前と同じ場所にあるため、あなたは作業に集中できます。 私たちが使用しているPCB設計ツールセットはAltium Designer®です。Altiumのエンジニアは、ソフトウェアの作成に30年以上の経験を持っており、これらのツールに対する彼らの先見の明と配慮が示されています。新しい機能は定期的に追加されますが、それが無理に押し込まれることなく、 統合設計環境に自然に組み込まれます。Altiumのさまざまなツールや機能を使用することは、統合設計環境がすべての機能を論理的に組み合わせるため、快適です。 CADプログラムは、使いやすさのテストと設計プロセスのモデルにおいて、ユーザーフレンドリーなソフトウェアを前面に出す時が来ました。 Altiumは、統合された設計とデータ環境を主要な特徴とする 記事を読む
未配線のネットをどこにもつながらないトレースにしないでください 未配線のネットをどこにもつながらないトレースにしないでください 1 min Thought Leadership 映画で、列車が線路を走っていて、橋を渡り始めるものの、先に進むと線路が途切れて橋がどこにも繋がっていないことに気づくシーンを見たことがありますか？それは怖い状況で、以前は列車技師と呼ばれていた機敏な列車の運転手だけが大惨事を防げます。同じくらいの大惨事ではありませんが、基板上に未配線のネットがあると、PCBの動作に大きな混乱を引き起こす可能性があります。 未配線のネットは、接続が必要な場所に開いた回路のことです。コンポーネントのパッドやパッドとビアの間に完成した経路がないと、回路が不規則に動作したり、差動ペア間でインピーダンスの不一致が生じたり、熱を保持してコンポーネントや基板が損傷する可能性がある部分で熱を保持してしまうことがあります。PCB製造業者が未配線のネットを認識できない場合があるため、これらの不完全または欠落している接続を設計中に特定して解決することが、使用できない基板の製造を防ぎ、不必要な追加コストを避けるために不可欠です。Altium Designerを使用すると、回路図上の電気的接続をチェックし、PCBレイアウト上のネット接続を確認し、必要な変更を簡単に行うことができる包括的な統合設計パッケージを手に入れることができます。設計に存在する可能性のある未配線のネットを特定して解決するためのこれらのツールを探ってみましょう。 未配線のネットを特定する方法 あなたの回路図が完全に接続されていることを確認する責任はあなたにあります。もし、あなたの設計に集積回路（IC）が含まれている場合、外部に接続されていないピンや使用されていないピンがある可能性が高いです。このため、回路図の接続を行う際には、コンポーネントのドキュメントに依存すべきです。役立つかもしれないヒントとして、コンポーネントの接続を示す図面やブロック図を作成し、回路図のガイドとして使用することが挙げられます。単純な回路の場合、この図面は回路図の未配線ネットを視覚的にチェックするためにも使用できます。しかし、ほとんどの回路の複雑さを考慮すると、回路図に対して電気的または電子的なルールチェック（ERC）を実行する必要があります。 回路図上の未配線ネットの特定 回路図の設計が完了し、PCBに変換する前に、ERCを実行する必要があります。一般的に、ERCは電気的接続を評価します。これには、パス、ラベリング、パラメータが含まれ、違反のリストを提供します。これらの違反は、ERCの設定時に選択したルールと報告レベルオプションに基づいています。ただし、一部のPCB設計ソフトウェアパッケージでは、ネットリストの作成やERCの実行が追加の設計ステップとして別になっていますが、Altium DesignerではERCはPCBレイアウトを生成する変換またはコンパイルの一部です。可能なチェックと違反の数は広範であり、ネットを特に扱うチェックがいくつか含まれています。成功したコンパイルを妨げる可能性のある 可能なネット違反の中で、未配線ネットを特定するのに最も役立つものを以下に挙げます。 接続されていないワイヤー ネット内の接続されていないオブジェクト フローティング入力ピンを含むネット ピンが1つだけのネット ドライバーのない信号 負荷のない信号 差動ペアの正のネットが欠けている 差動ペアの負のネットが欠けている 上記のリストには、誤ってラベル付けされたネット、不正確または欠落しているパラメータを持つネット、およびERCで検出可能なその他のネット違反が含まれておらず、PCBレイアウトを生成する前にこれらも修正する必要があります。 PCBレイアウト上の未配線ネットの特定 回路図がERCを違反なしで正常に通過することを、設計がPCBレイアウトに進むための要件とすべきです。Altium 記事を読む