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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複雑な設計で威力を発揮するPCB配線ソフトウェア 1 min Blog 古いPCB配線ツールのせいで、作業が遅れたり、設計が脱線したりするようなことがあってはなりません。優れたPCB配線ソフトウェアを活用すれば、正確な設計を予定どおりに完了できます。 Altium Designer 専門家を対象とする、効果的で使いやすい最新のPCB設計ツール。これまでは、PCB設計の配線作業に長い時間をかけることができましたが、現在の厳しいスケジュールでは、要求に対応できない配線ツールを使って時間を無駄にしている余裕はありません。ツールに邪魔されることなく、最初から正しく配線を進める必要があります。また、レイアウトツールとスムーズに同期する回路設計ツールを使用すれば、これらのツールを連携させるために無駄な時間を割く必要はありません。配線が終わった後は、すべての設計内容をチェックして、製造図を自動的に作成できる完全なツールがあれば、予定より早く仕事を完了できます。足を引っ張られてしまう旧式の配線ツールに依存するのはやめ、必要な機能がすべて揃っているAltium Designerに目を向けてください。クラス最高のPCB配線ソフトウェア配線ツールが最大限に機能するためには、強力なプラットフォームを基盤に構築されていなければなりません。Altium Designerはこの要件を満たしています。業界で30年以上にわたって研究を続け、最良のPCB設計ツールの開発に取り組んできたAltiumは、Altium Designerの中核を成す64ビットのマルチスレッドアーキテクチャーを構築しました。これは、搭載されるすべてのツールの基盤となっています。さまざまなインタラクティブ配線や自動配線のツールを思いのままに活用できるため、どんな問題も解消します。こうしたツールには、Altium Designerのプレミア機能であるActive Routeが含まれます。このユーザー主導の自動配線システムでは、正確な手動のような配線がオートルーターのスピードで完了します。現在の設計作業では、高速設計に伴うルールや制約に対処しなければなりません。Altium DesignerのxSignalsウィザードでは、複雑なトポロジーの配線ルールを作成できます。PCB設計でのトレース配線ツールでは、Altium Designerに勝る製品が見つからないでしょう。高速設計の要求に対応する配線ツール Altium Designerには、強力なプラットフォームと高度な配線ツールが用意されているほか、必要な高速配線ルールも作成できます。 64ビットのマルチスレッドシステム

Arduinoシールドは、回路開発のための既製のアドオンです

Arduinoシールドは、回路開発のための既製のアドオンです 1 min Blog Arduinoシールドプロジェクトは、市販のプリント基板アセンブリに利用可能な集積回路ブロックです。 ALTIUM DESIGNER プロフェッショナル向けに最も強力で、最新かつ使いやすいPCB設計ツール。 Arduinoは、アイデア開発用の小規模回路を含む市販のプリント基板アセンブリを提供する会社です。各Arduinoは、開発者が他の回路アセンブリとインターフェースするための接続を備えて設計されています。Arduinoシールドプロジェクトは、DIY愛好家向けにArduinoが提供するアクセサリーインターフェースの一部であり、Arduino UnoやArduino Leonardoボード、またはマイクロコントローラーにピンで接続します。事前に設計されたシールドの例としては、Arduinoイーサネットシールドがあり、Arduino Unoシールドテンプレートのカスタマイズのために、プロトシールドのような空白のArduinoシールドとしても提供されます。 Arduinoは自社の設計のPCBAを既製品として提供していますが、回路図やボードレイアウトはウェブ上で容易に入手できます。DIY愛好家がEDA図面スキルの開発を目指している場合、これらの設計は良い出発点となります。回路図やPCBレイアウトは、DIY愛好家が選んだEDAツールでアクセスし、再描画することができます。このようにして、DIY愛好家はスキルセットを成長させます。 Altium Designerは、DIY愛好家や予算が限られている人々に、そのEDAツールの無料トライアルを提供します。このツールセットは、シンボルと配線機能へのアクセスを提供し、アイデアを持つ人々が回路ブロックのキャプチャに挑戦することを可能にします。一度回路図が描かれると、Altiumの無料トライアルは、興味を持つ開発者に仮想的にプリント基板を作成するチャンスを提供します。これにより、自分の工房や地元の製造業者で回路基板を製造するために使用できる図面が生成されます。 Arduino Unoシールドテンプレートは、DIY愛好家のための学習ハードウェアを提供します電子機器の世界では、多くの企業や人々が回路を作成しています。回路はアイデアとして始まり、ハードウェアの形を取ります。ハードウェアは、コンポーネントと配線の集まりです。ある時点で、その回路の部品はプリント回路基板アセンブリに最も適切に整理されます。効率的に収容されることで、発明者はより多くのアイデアを試すことができます。Arduinoは、このようなことを実現する既製のプリント回路基板アセンブリを提供する会社です。 Altiumのグラフィカル回路エディターで回路図を描く Arduino Unoシールドテンプレートは大衆向けのプリント回路アセンブリです Arduino Shieldsや空のArduino Shieldsを使い始める人々は、プリント回路基板の組み立てからその旅を始めます。偶然にも、最初はDIY愛好家が手描きの回路をソフトウェアでグラフィカルに表現できると気づいたときに、基板への興味が湧きます。Arduino

電子機器のためのバーンインテストとは何ですか？

電子機器のバーンインテストとは何ですか？ 1 min Thought Leadership 新しい基板の製造を計画する際には、おそらく新製品に対するさまざまなテストを計画することになるでしょう。これらのテストは、しばしば機能性に焦点を当て、高速/高周波基板の場合は信号/電力の整合性に焦点を当てることが多いです。ただし、製品を極端な期間にわたって動作させることを意図している場合、製品の寿命の下限を信頼性を持って設定するためのデータが必要になります。インシリキットテスト、機能テスト、および可能な限り機械テストに加えて、部品や基板自体もバーンインテストの恩恵を受けることができます。大量生産を計画している場合、これは大量生産に移る前に行うのが最適です。バーンインテストとは？バーンインテスト中、特別なバーンイン回路基板上のコンポーネントは、コンポーネントの定格動作条件以上でストレスをかけられ、コンポーネントの定格寿命前に早期に故障する可能性があるアセンブリを排除するために行われます。これらのさまざまな動作条件には、温度、電圧/電流、動作周波数、または上限として指定されたその他の動作条件が含まれます。これらの種類のストレステストは、加速寿命試験（HALT/HASSのサブセット）と呼ばれることがあります。これは、コンポーネントの動作を長期間および/または極端な条件下で模倣するものです。これらの信頼性テストの目標は、バスタブ曲線（以下に例が示されています）を形成するための十分なデータを収集することです。残念ながら名前のついた「初期故障」部分は、製造上の欠陥による早期のコンポーネントの故障を含みます。これらのテストは通常、高信頼性半導体の上限である125°Cで実施されます。製品の信頼性を完全に把握するために、さまざまな温度で電気的に動作させることができます。プロトタイプ基板でのバーンインテストおよび環境ストレステストは、意図された基板材料のガラス転移温度以上の125°Cで実施することができます。これにより、基板の機械的応力による故障に関する極端なデータと、部品の故障に関するデータが得られます。バーンインテストには、次の2種類のテストが含まれます：静的テスト静的バーンインは、入力信号を適用せずに各コンポーネントに極端な温度と/または電圧を単純に適用するものです。これは単純で低コストな加速寿命試験です。プローブは単に環境チャンバーに挿入され、チャンバーは温度に達し、デバイスは所望の適用電圧に達します。このタイプのテストは、極端な温度での保管を模倣するための熱試験として最適です。テスト中に静的電圧を適用すると、デバイス内のすべてのノードがアクティブにならないため、コンポーネントの信頼性の包括的な視点を提供しません。動的テストこのタイプのテストでは、バーンインボードが極端な温度と電圧にさらされながら、各コンポーネントに入力信号が適用されます。これにより、IC内の内部回路が信頼性の観点で評価されるため、コンポーネントの信頼性の包括的な視点が提供されます。動的テスト中に出力を監視することで、基板上のどのポイントが最も故障しやすいかをある程度把握することができます。どんなバーンインテストでも、故障が発生した場合は徹底的な検査が必要です。特にプロトタイプボードのストレステストではこれが特に重要です。これらのテストは時間と材料の面で時間がかかり、費用がかかることがありますが、製品の有用寿命を最大限に引き出し、設計の選択肢を適格化するために重要です。これらのテストはインシリキットテストや機能テストをはるかに超え、新製品を限界までストレスをかけます。ボードレベル対コンポーネントレベルの信頼性テストバーンインテストは通常、プロトタイプボードのストレステストを指すものではありません。これは通常、HALT/HASSと呼ばれます。バーンインテストは、他の環境/ストレステストと併せて、基板レベルおよびコンポーネントレベルの障害を明らかにすることができます。これらのテストは、仕様どおりに行うことも、指定された動作条件を超えて行うこともできます。一部の基板設計者は、コンポーネントの仕様を超えたストレステストや基板/コンポーネントの意図しない動作条件でのテスト結果を受け入れることに躊躇するかもしれません。その理由は、基板やコンポーネントが意図された環境で展開される際には決してそのような動作条件にはならないため、テスト結果は無効であると考えられるからです。しかし、これは仕様を超えたバーンインテストやストレステストの本質を見逃してしまっています。これらのテストを仕様を超えて実行することで、より多くの故障箇所を特定できます。連続して複数のテストを実行することで、これらの故障箇所が時間とともにどのように発生するかを確認し、信頼性のより良い視点を得ることができます。仕様を超えて実行することは、製品の寿命をより大きく加速させ、浴槽曲線のより深い視点を提供します。もし過剰な仕様のテスト中に特定された不良ポイントに対処できれば、完成した基板の寿命を大幅に延ばすことができます。設計ソフトウェアでサプライチェーンデータにアクセスできれば、より長い寿命を持つ適切な代替部品に簡単に切り替えることができます。これらの手順はすべて、完成品の寿命を延ばすために大いに役立ちます。製造業者からのバーンインテストの結果を受け取り、設計変更を計画している場合、

Bluetooth 5.1 SoC とモジュール：どちらがあなたの設計に最適ですか？

Bluetooth 5.1 SoC とモジュール：どちらがあなたの設計に最適ですか？ 1 min Thought Leadership Bluetooth 5.1のリリース以来、Bluetoothで利用可能な機能のリストが少し長くなりました。コンポーネントメーカーは、無線通信をMCUと統合して組み込み処理を行うことで、このモバイル技術をIoTデバイス向けに次のレベルへと引き上げました。これは、より小さなフットプリントにより多くの機能を詰め込むという継続的な取り組みの中での、また一つのステップです。新製品にBluetooth 5.1 SoCを組み込みたい場合、このコンポーネントをボードに取り入れるための主な選択肢が2つあります。一つは、他のコンポーネントと同様にボードに取り付けるSoCとしてです。もう一つの選択肢は、モジュールを新しいボードの表面層に直接取り入れることです。次のIoT製品でBluetooth 5.1 SoCまたはモジュールを使用する際に知っておくべきことはこちらです。 Bluetooth 5.1 SoCの機能 Bluetooth 5.1 SoCは、通常、フラットパッケージまたはBGAコンポーネントとして基板に表面実装されます。市場に出ているSoCは、MCUを高速CPUとトランシーバー機能を備えた単一のチップに統合しています。これらのICは、高いGPIO数、PWMまたはアナログ出力、そして高ビット深度およびサンプルレートを持つ ADCを提供する傾向があります。これらのSoCは低コストであり、以前は別々のICに限定されていた大量の機能を提供します。 Bluetooth 5.1モジュールはこれらと同じ機能を提供しますが、これらはプリントアンテナと一緒にホストボード上に配置されます。現在の最先端のメーカーは、これらのモジュールを自社のコンポーネント用にリリースしているので、どちらのルートを取るかに関わらず同じ機能セットを得ることができます。モジュールを配置することは、きれいに統合されたパッケージを提供し、通常はオンボードオシレーターを備えており、設計時間を短縮しますが、フットプリントとプロファイルはSoCよりも大きくなります。総コンポーネント数は両システムでおそらく同じになりますが、実際の違いはシステムによって占められる領域ではなく、全体的な製品の厚さに関して生じます。 Bluetooth 5.1 SoCまたはモジュールでアクセスできるいくつかの例示的な機能には、以下が含まれます：到着角(AoA)および出発角(AoD)検出

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銅箔の粗さが信号とインピーダンスに与える影響

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銅箔の粗さが信号とインピーダンスに与える影響 1 min Blog 工学、特に電気工学と機械工学の歴史は、途中で役立たずになった近似値で溢れています。これらの近似値は一時期はうまく機能し、数十年にわたって技術を大きく前進させました。しかし、どんなモデルにも適用可能な限界があり、典型的なRLCG伝送線モデルや周波数非依存のインピーダンス方程式も例外ではありません。では、これらの方程式の問題は何でしょうか？上級のPCBエンジニアや製造業者はこれらを頻繁に引用し、それらを福音のように見せかけますが、多くの複雑な技術概念と同様に、これらのモデルや方程式はしばしば十分な文脈なしで伝えられます。ここで物理学が醜い顔を出し、モデルが引き続き適用可能であるためには変更が必要だと告げます。銅箔の粗さモデリングや関連する伝送線インピーダンスシミュレーションは、標準モデルが信号の振る舞いを正しく扱えない多くの領域のうちの一つです。銅箔の粗さがインピーダンスと損失にどのように影響するか伝送線インピーダンスのRLGCモデルを見ると、インピーダンスに寄与する4つのパラメータがあります（すべて標準単位/単位長さで表されます）： R：伝送線の直流抵抗で、線の導電率に依存します。 L：伝送線のループインダクタンスで、純粋に線の幾何学的形状の関数として取られます。 C：線の全容量で、これも線の幾何学的形状の関数として取られます。 G：基板の導電率で、特定の周波数での損失角と任意の寄生直流導電率をモデル化することを意味します。業界の多くの人があなたに教えてくれないことがあります：これらのパラメーターはすべて周波数依存であり、抵抗項を含みます！「ちょっと待って、EE101のクラスでみんなが抵抗は周波数に依存しないと言っていたけど、どういうこと？」と思っているかもしれません。 2014年にさかのぼると思いますが、 IEEE P802.3bj タスクフォースが初めて100 Gb/s Ethernet PHYインターコネクトの因果モデルを受け入れる提案を提示されました。このモデルでは、上記のインダクタンス、容量、抵抗の項が周波数依存性を含むように修正されました。基板の分散を考慮することで容量項は容易に修正されました。では、抵抗とインダクタンスはどうでしょうか？高周波での導体内のスキン効果により、周波数による抵抗の依存性が生じます。スキン効果は、電流が高周波で振動するときに、導体の表面近くに電流が集中する現象を指します。完全に滑らかな導体では、スキン効果はGHz周波数に達するまでごくわずかです。しかし、銅の粗さが存在する場合、特定の周波数範囲内で損失がかなり大きくなることがあります。スキン効果は線路のインダクタンスも増加させます。全体的な効果は、標準のRLGCモデルで予測される値から線路インピーダンスの変更です。基板の分散を考慮しない場合でも、等価回路項の分散は常に理想的なインピーダンスからの逸脱を引き起こします。マイクロ波やミリ波領域に深く入ると、インターコネクトを設計する際に銅の粗さを考慮する必要があります。

高電圧SMPS PCBレイアウトで熱とノイズを最小限に抑える

高電圧SMPS PCBレイアウトで熱とノイズを最小限に抑える 1 min Thought Leadership AC-DC変換であれDC-DC変換であれ、スイッチング電源のレイアウトは高電圧設計で一般的であり、慎重に構築する必要があります。このシステムは非常に一般的ですが、スイッチング中の電圧と電流の急激な変化により、簡単にEMI（電磁干渉）を放射する可能性があります。設計者は、ある領域のわずかな変更が診断が困難なEMI問題を引き起こす可能性があるため、既存の設計を新しいシステムに適応させることはほとんどありません。適切なレイアウト選択と配線を行うことで、SMPSの出力からノイズが重大な問題になるのを防ぐことができます。低電圧コンバータは異なるフォームファクターでICとして購入できますが、高電圧コンバータは専用のボード上で個別のコンポーネントから製造する必要があります。ここでは、コンポーネントを冷却し、システムのノイズ問題を防ぐための重要なSMPS PCBレイアウトのヒントをいくつか紹介します。 SMPS PCBレイアウトのノイズと熱問題どうしても避けられないことですが、任意のSMPSはトランジスタドライバのスイッチング動作により、中程度の高周波ノイズを発生させます。実際には、AC-DC変換中の全波整流器からの低周波リップルを高周波スイッチングノイズに変換しています。この変換によりより安定したDC出力が得られますが、依然として2つの重要なノイズ源が問題となります：スイッチング素子からの直接的なスイッチングノイズ。システム内の他の場所での過渡的なノイズ。 SMPSユニットの出力には、伝導ノイズとしても放射ノイズとしてもノイズが現れることがあります。各問題の原因を診断するのは複雑になることがありますが、2種類のノイズを区別することは容易です。SMPS PCBレイアウトにおける他の設計上の課題は、ボード内で発生する熱です。これは、適切なPWM周波数、デューティサイクル、立ち上がり時間を選択することで影響を受けることがありますが、ボードで適切な熱管理戦略を使用する必要があります。これら2つの課題を念頭に置いて、SMPS PCBレイアウトで注意すべき細かな点を見てみましょう。熱管理理想的なSMPSはゼロパワーを消散しますが、現実にはこれは起こりません。スイッチングトランジスタ（およびAC-DC変換用の入力トランス）が、熱として大部分の電力を消散します。スイッチング電源トポロジーでは効率が90％を超えることもありますが、電力MOSFETはスイッチング中にかなりの熱を発散することがあります。ここでの一般的な実践は、重要なスイッチングコンポーネントにヒートシンクを設置することです。これらをグラウンドプレーンに接続して新たなEMIの発生源を防ぐことを確認してください。高電圧/高電流の電源では、これらのヒートシンクはかなり大きくなることがあります。エンクロージャにファンを取り付けることで、システムの冷却をさらに強化できます。ただし、新たなEMI問題を引き起こさないように、このファンの電源供給に関してベストプラクティスに従うことを確認してください。 SMPS PCBレイアウトのヒントあなたのPCBスタックアップレイアウトは熱管理に多少役立ちますが、EMIの感受性に関してはより大きな決定要因です。伝導ノイズは通常、入力回路と出力回路に