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筆者について

Zachariah Peterson

Zachariah Petersonは、学界と産業界に広範な技術的経歴を持っています。PCB業界で働く前は、ポートランド州立大学で教鞭をとっていました。化学吸着ガスセンサーの研究で物理学修士号、ランダムレーザー理論と安定性に関する研究で応用物理学博士号を取得しました。科学研究の経歴は、ナノ粒子レーザー、電子および光電子半導体デバイス、環境システム、財務分析など多岐に渡っています。彼の研究成果は、いくつかの論文審査のある専門誌や会議議事録に掲載されています。また、さまざまな企業を対象に、PCB設計に関する技術系ブログ記事を何百も書いています。Zachariahは、PCB業界の他の企業と協力し、設計、および研究サービスを提供しています。IEEE Photonics Society、およびアメリカ物理学会の会員でもあります。

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デカップリングコンデンサの配置場所 PCBにおいて、デカップリングコンデンサの配置位置が重要になるのはどのような場合でしょうか? 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 デカップリングコンデンサの配置は、PCBレイアウトの話題の中でも、単純なルールが本当に有効な条件をはるかに超えて繰り返されがちなテーマの1つです。よく知られた定番の指示はこうです。コンデンサは電源ピンのできるだけ近くに配置すること。設計者はこの指示を、データシート、アプリケーションノート、レイアウトチェックリスト、さらにはすべてのICの周囲に装飾の縁取りのようにコンデンサを並べたAI生成図からも目にします。問題は、この助言が複数の異なるPDN構造を1つのルールに押し込めてしまっていることであり、それらの構造は同じようには振る舞いません。 コンデンサと負荷の間の誘導性経路がどう定義されるかが分かれば、配置判断はずっと簡単になります。基板によっては、コンデンサを少し離すだけでも経路インダクタンスが増え、その部品の効果が低下します。一方で、特に電源プレーンとグラウンドプレーンの間隔が狭い多層基板では、プレーンが低インダクタンスの電流経路を提供するため、コンデンサの正確な配置位置への感度が大幅に低くなることがあります。 デカップリングコンデンサ配置の背景 デカップリングコンデンサの配置に関する“通説の見直し”の一部は、内部電源プレーンとグラウンドプレーンを持つ多層PCBについての Dr. Todd HubingのIEEE論文に由来しています。この論文では、片面基板や両面基板でおなじみの配置ルールが、基板に低インダクタンスのプレーンペアを用いた場合でもなお当てはまるのかが検討されました。重要な結果は、今なお議論を呼んでいる次の点です。デカップリングコンデンサが間隔の非常に狭いプレーン(10 mil)に接続されている場合、コンデンサが負荷から極端に遠くない限り、測定される電源バスインピーダンスはコンデンサの配置位置に対してほとんど感度を示さないことがあります。 この結果は有用ですが、同時に一般化しすぎやすくもあります。Hubingの結論は、コンデンサの位置が決して重要ではない、ということではありません。要点は、間隔の狭いプレーンペアによって電流経路における支配的なインダクタンスが変わり、その結果としてコンデンサ位置がPDNインピーダンスに与える影響の強さも変わる、ということです。これは、どんな基板でもコンデンサ配置を気にしなくてよい、という話とはまったく別です。 Dr. Hubingの論文はこちらでご覧いただけます。 Hubing, Todd H., James L. Drewniak, Thomas P. Van 記事を読む
PCB設計ルール 最適なPCB設計ルールシステムで、基板をエラーのない状態に保つ 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 ECADソフトウェアは、設計およびレイアウトツール上でPCB設計ルールと制約を強制することで、設計者が適切な設計を行えるようにします。新しい設計に対して設計ルールを作成するのはPCB設計者の責任であり、最終的な目的は機能性と製造性を確保することにあります。長年にわたり、主要なECADソフトウェアベンダーは、PCB設計ルールを定義するために2つの形式を発展させてきました。1つはカテゴリベースの入力システム、もう1つは制約を定義するためのマトリクスベースのシステムです。 どちらの形式も有効であり、まったく同じ結果を生み出すことができます。カテゴリベースか制約ベースかという設計ルール定義の選択は、最終的には個人の好みによります。どちらの仕組みを使うにしても、PCB設計ルールの定義を完全にコントロールするために必要な柔軟性を備えたPCB設計ソフトウェアパッケージを選ぶことが重要です。 PCB設計ルールはどこから生まれるのか? PCB設計ルールを決定づける要因は何であり、なぜそれが重要なのでしょうか。PCB設計ルールは、いくつかの要件に基づいて定義されます。 製造性に関する制約 実装に関する制約 信号完全性の要件 EMI/EMC要件 RF設計を可能にするための要件として定義されるもの これは、設計ルールが生まれる領域の一部を抜き出したにすぎません。なお、PCB設計ルールは単純な電気的機能だけに基づくものではありません。むしろ、ほとんどのPCB設計ルールや制約は製造要件に基づいて定義されます。基板を製造できなければ設計する意味はないため、製造を考慮した設計(DFM)のルールは、業界の技術コンテンツにおいて最も基本的なPCB設計ルールの一部となっています。 PCB設計ルールと制約の違い PCB設計ソフトウェアによっては「rules」という用語を使い、別のソフトウェアでは「constraints」という用語を使います。実際には、設計ルールと設計制約の間にほとんど違いはありません。この違いは単に、各ソフトウェアベンダーが選んだ語彙の違いです。これら2つの用語は、ECADソフトウェアでPCB設計ルールを作成する際のユーザーインターフェースに関連して使われています。 これを踏まえると、 PCB design software ベンダーは、一般にルールと制約を次のように区別する傾向があります。 設計ルールは通常、カテゴリベースのシステム内で定義され、個々のルールは階層化されたカテゴリ(Routing、Manufacturing、Electrical、Placementなど)の下に整理されます。各ルールは、そのルールがどのオブジェクトまたはネットに適用されるかを決定するスコープ定義とともに設定され、値は専用の設定ダイアログを通じて入力されます。ルールには優先順位を設定できるため、より具体的なルールが一般的なデフォルト設定を上書きできます。 設計制約は通常、マトリクスベースまたは表形式のシステム内で定義され、ネットクラス、層、またはオブジェクトタイプの交点にあるセルへ値を直接入力します。このアプローチでは、すべての制約値が単一のスプレッドシートのような画面に表示されるため、複数のネットやクラスにまたがる値を同時に比較しやすくなります。 実際には、どちらのアプローチでも設計ルールチェック(DRC)の際に同じ幾何学的・電気的チェックが実行されます。違いは純粋にワークフロー上の好みです。カテゴリベースのルールは細かなスコープ設定と優先順位ロジックを提供し、マトリクスベースの制約は設計全体にわたる迅速な視覚比較と一括編集を可能にします。 記事を読む