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部品配置を能率よく行う為のヒント 部品配置を能率よく行う為のヒント プリント基板設計では基板外形を設定した後、ワークスペースに部品（フットプリント）を呼び出します。そして、その部品を適正な位置に再配置し、それが終われば配線を行います。 この作業の最初の工程である部品配置は、その後の配線作業を円滑に行う為に大変重要な作業です。もし、配線作業中にスペースが足りなくなった場合には、部品を動かさなくてはならず、出来上がっている配線パターンを剥がしてやり直さなくてはならなくなってしまいます。 部品配置では多くの部品の位置決めをしなくてはならない事に加え、高い完成度が求められます。そこで今回は、この手間のかかる部品配置を能率よく行う為の方法や役立つ機能を紹介します。 回路図のレイアウトを最適化 - 基板の部品配置を回路図に反映させる 基板上に部品を配置する際には、ラッツネストを頼りに配線が最短になる位置を探しますが、電源やBUSなどの長いネットを持つ部品はラッツネストだけでは判断できず、回路図を参照しなくてはなりません。このため、回路図を描く際に 記事を読む
1:6:07 電流密度解析ツール PDN Analyzer™ 2.0 エレクトロニクス設計の密度と複雑さが増し続ける中、電源分配ネットワーク (Power Distribution Network: PDN) の電圧と電流性能に対する設計上の影響を完全に理解することは、今までにないほど困難かつ重要になっています。 プロトタイプ設計後の検討事項としてPDNの問題を扱うのではなく、基板レイアウトプロセスの一環として、すべてのIRドロップ、電流密度の問題、および電圧降下を正確に識別して解決する方法が必要です。 AltiumDesigner®用のCST®を搭載したPDN Analyzer™を使用すると、基板設計プロセスで発生したPDNの問題を統一環境の設計ワークスペース内で簡単に解決できます。以下は、セッションで紹介されたトピックとなります。 PDN Analyzer™ 2.0の機能紹介 電流密度と電圧降下に関するレイアウトの分析方法 PCBエディタで直接統合設計プロセスの一環としてPDN Analyzerを効率的に使用する方法 PDN Analyzerの分析結果に基づく電源分配の最適化 今すぐAltium Designerの拡張機能である PDN ビデオを見る
CAMエディタを活用する CAMエディタを活用する プリント基板CADのAltium DesignerはCAMエディタを備えており、PCBからGerber出力を実行すると、出力されたGerberデータがCAMエディタに自動的に読み込まれ、アートワークイメージが画面に表示されます。 プリント基板の製造に際して設計者は、Altium DesignerのPCBデータではなく出力されたGerberデータに対して責任を負はなくてはなりません。CAMエディタはその為に必要なチェック機能に加え、テストクーポンの追加や面付け等、製造上の要件を満たす為の多くの編集機能を備えています。 そこで、今回は、このCAMエディタの機能をいくつか紹介したいと思います。 Gerberイメージの表示 CAMエディタは、PCBエディタから出力されたGerberデータを読み込んで表示します。これにより、Gerber出力の段階で発生した過りを発見することができます。 CAMエディタでは表示する層のオン/オフや拡大/縮小が自由にででき、目視による確認が容易です。また 記事を読む
複数のオブジェクトをまとめて編集 複数のオブジェクトをまとめて編集 Altium Designerは豊富な機能に加え直観的な操作性を備えており、最小限の操作で回路図を編集する事ができます。配置済のオブジェクトの移動や属性の変更は、マウスのドラッグやダブルクリックで簡単に行う事ができ、コマンドの選択すら必要ありません。 しかし、回路図が完成に近づくにつれ、属性の編集が作業の大半を占めるようになり、短時間に回路図を仕上げるにはこの段階での作業時間の短縮が必要になります。 プリント基板CADの Altium Designerには複数のオブジェクトの属性をまとめて編集するための機能が複数用意されています。これらをうまく利用すれば、属性変更の手間を省き、素早く回路図を仕上げる事ができます。 [類似オブジェクトの検索]機能と[Properties]パネルを使って一括変更 [Properties]パネルを使って、[セレクト]された複数のオブジェクトの属性を同時に書き換える事ができます。複数のオブジェクトの[セレクト]は、[Sift 記事を読む
真空管アンプのシミュレーションを試す 真空管アンプのシミュレーションを試す 電子機器に使用されるスイッチング・増幅素子は、真空管に始まりトランジスタに進化しました。そしてその後、多くのトランジスタと周辺回路を１つのパッケージに集積したIC （Integrated circuit）が現れ、集積度は急速に向上し続けています。 デジタル機器の心臓部にICが使われるようになってからもう半世紀以上経ちますが、その間の進化は凄まじく、最近のCPUには１パッケージに400億個ものトランジスタを集積したものもあり、その端子数は4,000を越えています。ちなみに、ハリネズミの毛の本数は5,000～7,000本だそうです。 このような進化の中、古いデバイスも姿を消しておらず、さまざまな世代のデバイスが使い続けられています。今では過去の遺物のように見える真空管でさえ、音を扱うアナログ機器の分野ではまだ現役を保っています。 そしてAltium Designerでは先端技術だけでなく、古い世代の技術に対してもサポートされており 記事を読む
シグナルハーネスで繋ぐ シグナルハーネスで繋ぐ 回路図エディタでは部品の端子間を接続する方法がいくつも用意されており、Wire（ワイヤー）やBus（バス）、Net Label（ネットラベル）などが良く使われます。これらの伝統的なものに加えAltium Designerには「Signal Harness」（シグナルハーネス）というユニークなオブジェクトが用意されており、これを利用して端子間の接続を行う事ができます。 これはちょうどワイヤーハーネスのように複数の配線を束ねるもので、1本のハーネスを配置するだけで一度に多数の接続を行う事ができます。 シグナルハーネスの概要 シグナルハーネスで配線する場合には、ハーネスコネクタで配線を束ね、シグナルハーネスでその束ねられた配線を引き回します。以下はシグナルハーネスを使った回路図の例です。ただ単に 2 本のコネクタの間を接続するだけの単純な回路です。 シグナルハーネスを使用した回路図 3枚の図面で構成された階層回路図。コネクタだけが置かれた2枚の子回路図を 記事を読む
ネットリストを読み込む ネットリストを読み込む プリント基板のレイアウトを行う場合にはまず、回路図から接続情報を受け取らなくてはなりません。プリント基板CADのAltium Designerでは回路図とPCBの機能が統合されていますので、PCB画面から[Import Changes From ...]コマンドを起動するだけで回路図の接続情報を取り込む事ができます。しかし、基板の回路図がAltium Designerで描かれているとは限りません。特に、外部からの依頼で基板を設計する場合にはなおさらです。 幸いな事にAltium Designerには他のフォーマットで保存された回路図を読み込む為のインポーターが用意されています。これを使えばAltium Designerで作成された回路図と同じ方法で接続情報を取り込めます。しかし、インポーターでサポートされていない場合にはどうしても、ネットリストファイルでのやり取りが必要になります。 コンパレータによるネットリストの読み込み 記事を読む
Copy and PasteでPCBに画像を貼り付ける Copy and PasteでPCBに画像を貼り付ける Windowsアプリケーションの便利な機能のひとつにCopy and Pasteがあり、プリント基板CADにも不可欠な機能としてこれが備えられています。 しかし、普段使っているワープロやグラフィックツールからCopy and Pasteで貼り付けができるか？というと、決してそうではありません。なぜなら、Windowsクリップボードがサポートされていない場合が多いからです。 Windowsクリップボードがサポートされていない場合、Copy and PasteはそのCADツールの内部だけに限られ、ワープロやグラフィック編集などの外部のツールとの間でのCopy and Pasteはできません。 しかし、Altium Designerでは回路とPCBの両方でWindowsクリップボードがしっかりサポートされており、他のアプリケーションで作成したテキストや画像をCopy and Pasteで、回路図やPCBに貼り付ける事ができます。 Copy and Pasteによる画像の貼り付けを試す 記事を読む
基板外形の作成と加工情報の受け渡し 基板外形の作成と加工情報の受け渡し プリント基板を設計する時には、始めにその外形を作成します。これを終えると基板はグリッドを伴う黒いエリアで表現され、画面の中央に現れます。設計者は、この画面で基板の領域を認識しレイアウトを行います。 Altium Desugnerでは、この基板外形を次の方法で作成する事ができます。 ・外形の数値入力 ・ウィザード ・テンプレート ・他のオブジェクトを基板外形に変換 ・3D外形を読み込んで基板外形に変換 そして、これらの方法で作成された基板外形は次のような用途に利用されます。 ・内層プレーンの基板端面からの逃げ（プルバック）の生成と内層の分割 ・外形加工データの生成 ・クリアランスチェック これらの「用途」は、基板外形を作成する事の「目的」でもあり、CAMプロセス側から見ればその目的は、加工データの自動作成とデータの受け渡しの自動化であるといえます。 外形加工の為の情報の受け渡し Altium Designerでは、外形加工の為のデータを2種類の方法で自動的に作成する事ができます。その一つは 記事を読む
Altium Designer 統合プラットフォームの機能 Altium Designer 統合プラットフォームの機能 プリント基板CADのAltium Designer統合プラットフォームは、各ツール共通のユーザーインターフェイスとしての機能を、包括的に提供します。ユーザーが対話編集を行ったり自動機能を利用したりする為に必要なドキュメントウィンドウやコマンドメニューなどの画面要素に加え、ライセンスとエクステンションを管理する為の機能を備えています。 ライセンスの管理 [License Management] ページでAltium Designerのライセンスを管理できます。このページには購入したライセンスの種類やコンディションなどの明細がリストされます。ユーザーはこのリストから使用するライセンスを選んで認証します。 [License Management]ページ：ユーザーアイコンをクリックしてメニューから [Licences…]を選択すると、[License Management]ページが開きます。 Altium Designerをお使いの方は、すでにこの [License Management] 記事を読む
Altium Designer 統合環境とは Altium Designer 統合環境とは 回路図を描く時には回路図エディタを起動し、プリント基板をレイアウトする時にはPCBエディタを起動する。これはプリント基板CADを利用する場合のごく普通の手順です。しかしAltium Designerでは違います。 Altium Designerではプラットフォームを起動するだけでよく、回路図を書く場合でもPCBをレイアウトする場合でも個々にプログラムを起動する必要はありません。何故なら、Altium Designerが真の統合ツールだからです。 Altium Designerのユーザーの皆さんは、このような独自性を意識することなく利用されていると思いますが、実はこの統合環境は他には見られない極めてユニークなものなのです。 Altium Designer統合環境のしくみ Altium Designerのプログラムは他とは異なり、クライアントとサーバーの 2つのパートに明確に分離されています。 例えば回路図エディタを例にとると 記事を読む
高速PCB設計 PCBシグナル：高速PCB設計の重要要素 課題の理解 どれくらいが長すぎるのか？ インピーダンスのマッチング リターンエネルギーはどこで流れるのか？ 差動ペア ビアについては？ クロストーク 時間に合わせて踊る 基板 材料 レイヤー 可能なレイヤースタックアップ 課題の理解 この記事の目的は、高速設計の主要な要素を紹介し、それぞれの要素がAltium Designerでどのように取り組まれているかを議論することです。この記事は高速設計の完全な議論を提供しようとするものではありません。そのため、高度に経験豊富で学識深い設計者やエンジニアが、この主題に関して優れた参考文献や書籍を多数執筆しています。この記事の研究中に使用された著者や論文へのリンクについては、 参考文献 セクションを参照してください。 PCB設計が高速設計であるとは具体적にはどういうことでしょうか？確かにそれは物事が迅速に行われることに関係していますが、ボード上で使用されるクロックレートだけの話ではありません。デバイスが高速でエッジを切り替えるとき、つまり 記事を読む
高速データ処理におけるキャリー伝搬遅延 高速データ処理におけるキャリー伝搬遅延とは何か？ 友達とのテキストメッセージのやり取りが完全に混乱することがあります。一つのテキストで5つの質問を行き来するのは簡単すぎて、すべてに返答しようとすると、私たちのメッセージの流れが完全にズレてしまいます。友達が尋ねたことすべてに実際に返答するのは、3つのテキストメッセージが経った後で、その時にはすでにまったく新しい話題に移っています。 PCBやIC内の論理回路間の信号遅延は、高速システムを扱うまで通常考える必要のないことです。PCBのデータレートと容量が増加し続けるにつれて、遅延を考慮に入れることは、デジタルデータがシステム全体で同期を保つために重要です。 伝播遅延のレビュー PCB内の伝播遅延（より適切には伝送遅延と呼ばれます）に慣れていない場合、ここで説明します。デジタル信号がPCB内の2点間を移動するには、一定の時間が必要です。ネット内やシステム全体の複数の信号を同期させようとしている場合、信号がボード上のさまざまな点に同時に到着するようにする必要があります。 この文脈での伝搬遅延は 記事を読む
SRAMユーザーのためのPCB設計のヒント：データ損失を防ぐ方法 SRAMとは何か？PCB設計のヒントとデータ損失の防止方法 SRAMは電源が切れるとデータを失います。 編集ソフトウェアの最高の発明の一つは、最悪のタイミングでマーフィーの法則が発動するのを防ぐオートセーブ機能です。数十年前、オートセーブ機能が存在しないことが、「保存」ボタンを押すことを渋っていた私にとって悪化し、重要な大学の課題の数ページが文字通り消去されたとき、私はほとんど泣きました。 電子機器では、SRAMを設計する際の課題を認識していないと、静的ランダムアクセスメモリ（SRAM）に格納されているデータ全体を失うリスクがあります。これは、SRAMが重要な変数を格納している場合、特にハードウェアの予測不可能な動作を引き起こす可能性があります。 SRAMとは何か、そしてどのように機能するのか？ SRAMは、組み込みシステム設計で一般的に使用される不揮発性メモリです。ロジカルビットで情報を格納し、動作電圧が供給されている限りその値を保持します。電源が切断されると、SRAM全体がデフォルト値、通常はロジック1に相当する値にリセットされます。 記事を読む
統合ツールがマルチボードPCBシステム設計を容易にする方法 統合ツールがマルチボードPCBシステム設計を容易にする方法 コンピューターを分解したことがあるなら、システム全体が単一のPCBに収まるわけではないことを知っているでしょう。さまざまなアプリケーションで使用される最も複雑なデバイスはマルチボードシステムであり、これらのシステムを設計するには想像力、計画、そして適切な設計ソフトウェアが必要です。 リジッドフレックスPCBは、マルチ回路ボードシステムの別のタイプに過ぎず、ボードの各部分を設計する際の同じ設計コンセプトが、それらを接続するフレックスリボンにも適用されます。すべてのマルチボードシステムがリジッドフレックスシステムである必要はありませんが、設計ソフトウェア内でボード間の接続を設計する必要があります。統合設計環境で最高の設計ツールを使用すれば、どのタイプのマルチボードシステムも簡単に設計できます。 マルチボード設計における機能ブロック マルチボードPCB設計を最初に作成するときは、スキーマティックを構築する前に、システムの30,000フィートビューから始めるのが最善です。マルチボードシステムは 記事を読む
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 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 記事を読む
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 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 記事を読む