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アルティウムでは、PCB設計のための詳細な技術情報を提供します。アルティウム製品のガイドブックおよびその他のPCB設計ツールであるPADS、OrCAD、Eagleなどの比較資料を紹介します。

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PCIeレイアウトと配線のガイドライン PCIeレイアウトと配線のガイドライン 1 min Guide Books PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 子供の頃、コンピューターの筐体を開き、マザーボードに搭載された複雑なカードスロット、チップ、その他電子部品を見ると、製作者がどうやってこの部品すべてを正しく配置できたのか、不思議に思っていました。後にコンピューター・アーキテクチャーと周辺機器のPCB設計について学ぶと、私はPCB設計者が優れた電子機器を構築するために注いでいる労力に驚嘆しました。 最新のGPU、USB、オーディオ、およびネットワークカードはすべて同じ相互接続規格である、PCI Expressの背面で実行できます。PCIeデバイスの高速PCB設計に慣れていない場合は、PCI-SIG (Peripheral Component Interconnect Special Interest Group) から標準ドキュメントを購入しない限り、このトピックに関する情報が少し断片的になります。幸いなことに、基本仕様は実用的な設計ルールに分割できるため、適切なPCB設計ソフトウェアを使用して次のPCIeデバイスを簡単にレイアウトおよび配線できます。 他の高速設計/デザインと同様に、配線仕様に関する標準規格に盲目的に従っても、設計/デザインが意図したとおりに動作することは保証されません。プロトタイプの設計では徹底的にテストして、シグナルインテグリティーの問題が設計内に潜んでいないことを確認する必要があります。インピーダンスや配線長などの点ですべてを適切な配線仕様に合わせて設計したとしても、レイアウトの選択が不適切なために設計が失敗する可能性は依然としてあります。各世代のPCIe仕様にはテスト要件も含まれており、これは PCI-SIG Webサイトで公開されています。ここではテストには立ち入りませんが、このまま読み続けて、規格の内容と、新しい PCIe 世代に最適に準拠するようにPCIeカードを設計する方法の簡単な概要を確認してください。 配線仕様 現在、PCIeの仕様を統括する業界の作業グループであるPCI-SIGが、PCIeの5つの世代をリリースしています。 PCIe Gen 5は今年リリースされ、PCIe 記事を読む
制御インピーダンスルーティングのためのPCB設計ガイドライン PCBルーティング中の制御インピーダンスに関するPCB設計ガイド 1 min Thought Leadership 1831年6月、サー・ジェームズ・クラーク・ロスはカナダ北部のブーシア半島で北磁極を発見しました。しかし、「発見」という言葉が示すように、北磁極が静止しているかのように思われがちですが、実際には北磁極と南磁極は絶えず移動しています。地球の磁場は時間とともに変化し、その変化が起こると、極の位置も移動します。年間55kmの移動速度を考えると、「極急行」という新たな意味が出てくるかもしれません。 しかし、PCB内での信号の伝達を考える際には、一方の極から他方の極への移動にかかる時間、費用、エネルギーを心配する余裕はないかもしれません。トレースのルーティングやトレース幅は重要ですが、回路基板のグラウンドプレーン上のトレースは、差動インピーダンスの追跡を難しくすることがあります。トレースや制御インピーダンスのルーティングにおいて、PCB設計ソフトウェアを最大限に活用する方法を学ぶことが役立ちます。 複雑なインピーダンスの探求 インピーダンスに関して、「極性」という概念は異なるタイプの探求を意味します。複素インピーダンスは、多成分AC回路を扱う上で重要なツールです。これらの回路における電圧や電流を正弦と余弦で表す代わりに、インピーダンスを複素指数またはとして表現できます。インピーダンスは、特定の周波数での単一の複素指数に対する電圧/電流比として機能します。 そこから、個々の回路要素のインピーダンスを純粋または実数の虚数として表現できます。これにより、理想的なインダクタの純粋に虚数のリアクティブインピーダンスは次のようになります： 一方、理想的なキャパシタの純粋に虚数のリアクティブインピーダンスは次のように現れます： 純粋または虚数への移行には、実軸に沿った抵抗を持つ複素平面の使用が必要です。ここで、キャパシタとインダクタのリアクタンス値は虚数となります。虚数のインピーダンスはインピーダンスのリアクティブ成分を提供し、リアクタンスによって発生する位相の変化を評価することを可能にします。 RLおよびRC成分の直列組み合わせでは、ベクトルの成分として成分値を加算できます。複素数として、これらの値は抵抗と同じ単位を持ちます。 複素インピーダンスの極形式 RL回路とRC回路の複素表現の極形式は、電圧と電流の振幅と位相の関係を示す二次元座標系として現れます。平面上の各点は、基準点からの特定の距離と基準方向からの特定の角度にあります。基準点は極として機能し、基準方向における極からの光線は極軸を指します。極からの距離は半径または極座標であり、角度は極角を表します。 極形式では、複素インピーダンスの大きさは電圧振幅と電流振幅の比と等しくなります。複素インピーダンスの位相は、電圧よりも電流の位相シフトと等しくなります。方程式の形では、インピーダンスは次のように現れます： 大きさは電圧差振幅と電流振幅の比を表し、引数Ɵは電圧と電流の位相差を与えます。一方、は虚数単位を表します。複素インピーダンスの極形式を使用すると、インピーダンス量の乗除が簡単になります。 制御インピーダンスPCBルーティングのためのトレースを計画できることが必要です PCBインピーダンスコントロール 複素インピーダンスとその極形式に関する非常に簡潔な議論は、 インピーダンスの計算に伴う数学的な複雑さと、PCB設計におけるインピーダンス制御に遭遇する困難な問題の両方を強調しています。多層の高周波回路は、伝送線として機能する多数のビアと分岐を含んでおり、ソースと負荷の間でエネルギーの反射が発生する可能性があるため、問題はさらに困難になります。回路のタイプや複雑さに関わらず、信号経路に沿った全てのインピーダンスが一致する場合にのみ、最大の信号伝送が発生します。 回路基板の設計に最良の実践を用いることで、トレースが適切に配線され、インピーダンスが適切に一致するようにすることができます。ソースの出力インピーダンス、トレースのインピーダンス、および負荷の入力インピーダンスを一致させるには： コンポーネントのインピーダンスを一致させる トレースの特性（長さ、幅、厚さなど）を測定する 所望のインピーダンスを達成するためにマイクロストリップを使用する 記事を読む
高速PCBレイアウトガイドライン 高速PCBレイアウトのガイドライン：配置のヒントと戦略 1 min Guide Books 不動産業界では、「立地、立地、立地」という言葉がよく使われます。興味深いことに、高速PCBレイアウトにおいても同じことが言えます。 高速PCB設計プロセスのすべての側面が重要ですが、特に部品の配置は、簡単な配線、EMIの最小化、そして追加のレイヤーが不要になる可能性を高めるために特に重要です。標準的なPCB設計で問題なく機能する配置方法でも、高速設計の厳しい信号フロー要件を満たさない場合があります。設計が機能するためには、本当に「立地、立地、立地」がすべてです。 高速PCBレイアウトを作成する際に考慮すべきいくつかのヒントと戦略をここで紹介します。まず、高速設計における基本的な部品配置の考慮事項を見ていきます。次に、ボード上に部品を配置する前にフロアプランを作成する利点について説明します。最後に、そして決して重要性が劣るわけではありませんが、終端抵抗の配置について議論します。 高速PCBレイアウトにおける部品配置 PCBレイアウトは、多くの競合する目標を持つ難しいパズルのようなものです。しばしば、あるフォームファクターの制約や層数の目標を満たす必要があり、これらの制約やその他多くの要件を満たすように部品を配置する必要があります。 高速PCBレイアウトでは、部品は一般的に以下の方法で配置されるべきです： 回路ブロックごとにグループ化する：まず、システム内で特定のタスクを実行するコンポーネントをまとめます。例えば、電力調整に関わるすべてのコンポーネントを一緒にグループ化するべきです。 大きなプロセッサの周りにグループ化する：これらのコンポーネントは高いI/O数を持ち、グループ化された回路ブロックと直接インターフェースします。中央のプロセッサの周りに第一レベルの回路ブロックを配置し、その周りに下流のブロックを配置しようと試みてください。 ルーティングチャネルへのアクセスによってグループ化する：別のコンポーネント上の共通インターフェースにアクセスする必要がある一連のコンポーネントがある場合、これらのコンポーネントのピンが互いに向き合うように配置しようとしてください。これが常に可能というわけではありませんが、成功すれば内部層を通過したり、他のコンポーネントの周りを長いパスでルーティングする必要はありません。 下の画像では、レイアウトの最も右側に大きなMCUがあり、その周りにはピンがMCUを向いて配置された他のコンポーネントがグループ化されているのがわかります。左側にさらに進むと、コネクタ、LED、およびいくつかの受動部品などの二次コンポーネントが見えます。これらは大まかにMCUの一方の側面を向くように並べられています。これにより、MCUから左側のボード領域へ直接ルーティングすることが可能になります。 高速PCBレイアウトの例 回路の機能ブロックの配置を計画する際には、電源とグラウンドプレーンのニーズも考慮してください。通常、連続した電源プレーンの使用が好まれますが、設計のニーズにより複数の電圧用に分割された電源プレーンが必要な場合は、分割された部分をまたいで接続されたコンポーネントを配置する際に注意してください。高速伝送線は電源プレーンの分割を横切るべきではありません。それによって、これらの信号の リターンパスが途切れてしまいます。また、その回路の一部ではない他のコンポーネントを、その回路のコンポーネント間に配置することも避けてください。これもその回路のリターンパスに影響します。 部品配置における異なるコンポーネントブロック、コネクタ、その他の回路についてもう少し詳しく見てみましょう。 レイアウトのフロアプランニングによる配置準備 配置のためのフロアプランを作成することは、高速PCBレイアウトを準備する効果的な方法です。事前に計画することで、上述したようなコンポーネントのグループを考慮に入れることができ、設計の最後の段階で配置される際に驚くことがありません。 機能ブロック 電源、RF、デジタル、アナログなどの回路の機能ブロックは、信号の交差を最小限に抑えるために、グループとして整理して配置するべきです。事前配置フロアプランにより、機能ブロック間の信号フローがどのようなものか、そしてそれに最適な計画方法を把握できます。例えば、可能な限り低周波数のアナログを一緒にグループ化することで、高周波数または高速信号がアナログ回路の敏感な領域を横切る必要がなくなります。 EMIとコネクタ 高速動作するデバイスを基板の端に近づけて配置するのは避けるべきです。これは、基板の端が開いた空洞のように機能し、電磁放射が基板の端から漏れ出る可能性があるためで、これにより他のコンポーネントに影響を与える電磁干渉（EMI）が増加する可能性があります。 記事を読む
ALTIUM VAULT評価ガイド ALTIUM VAULT評価ガイド 1 min Guide Books 記事を読む
DFM ガイドブック 製造のための設計ガイドブック 4 min Guide Books このガイドブックでは、製造に向けた設計について包括的に解説し、PCB設計が高い歩留まりで製造可能であることを確実にする方法について説明しています。詳細な例を100ページ以上にわたって掲載し、巨大な用語集やその他多くの情報も含まれています。 記事を読む
エンジニア向けPCB設計ガイド パート2 - PCBの計画立案 エンジニア向けPCB設計ガイド パート2 - PCBの計画立案 1 min Guide Books PCBデザイナーとして、1枚または複数のプリント基板の開発計画を立てることは、大変な仕事になり得ます。プロジェクトの開発に使用される他のソフトウェアツールがたくさんあります。チーム内の人材の進捗を追跡するために使用できるツールから、プロジェクトを実現するために内部および外部のリソースが使用するソフトウェアツールまで。高速コンポーネント、はんだマスク、コンポーネントの配置はどうでしょうか？電子製品の中心であるプリント基板を実現するために必要なドキュメントを賢くまとめるために使用されるツールほど重要なものはありませんでした。次のプロジェクトを簡単にするために、設計ツールで何を探す必要がありますか？PCB計画ガイドについて読み進めてください。 PCBデザイン：集中させるか、させないか プロジェクトを完了させ、設計目標を達成することを確実にするためのPCBレイアウトおよびプランナーツールがたくさんあります。複数のツールセットを使用する際の難しさは、プロジェクトに取り組むすべての人々の間で一貫したコラボレーションのためにこれらのツールを相互に通信させることにあります。 Altium Designer ®は、コンセプト開発からシミュレーション、信号整合性分析までを一つの環境で提供します。ボードのスタックアップを賢く計画し、電力分配ネットワーク(PDN)の電力整合性の問題を分析する能力を提供します。サプライヤーからのリアルタイムデータを使用して、部品表の生成を効率化します。Altium Designerは、シンプルから複雑なマルチボードプロジェクトまでを生み出す強力なツールスイートを組み合わせています。 信号整合性 Altium Designerを使用すると、スキーマティックまたはPCBエディターからPCBレイアウトデザインの信号整合性(SI)パフォーマンスを分析し、事前定義されたテストに対するネットスクリーニング結果を評価し、選択されたネットに対して反射とクロストーク分析を実行し、波形を表示および操作できます。 Altium Designerには、プレレイアウトとポストレイアウトのSI分析機能が含まれています。信号整合性アナライザーは、シミュレーションの入力として洗練された伝送線計算とI/Oバッファマクロモデル情報を使用します。高速反射およびクロストークシミュレーターモデルに基づいて、信号整合性アナライザーは業界で実証されたアルゴリズムを使用して正確なシミュレーションを生成します。 最終的なPCBレイアウトおよびルーティングに先立ち、ソーススキーマティックから予備的なインピーダンスおよび反射シミュレーションを実行できます。これにより、PCBレイアウトにコミットする前に、ネットインピーダンスの不一致などの潜在的な信号整合性の問題に対処できます。 全インピーダンス、信号反射、クロストーク分析は、最終的なボード（または部分的にルーティングされたボード）に対して実行でき、設計の実世界での性能をチェックできます。信号完全性スクリーニングは、Altium Designerの設計ルールシステムに組み込まれており、通常のPCB設計ルールチェック（DRC）プロセスの一部として信号完全性違反をチェックできます。信号完全性の問題が見つかった場合、Altium Designerはさまざまな終端オプションの効果を示し、設計を変更する前に最適な解決策を見つけることができます。 PCBアーキテクチャ Altium Designerを使用すると、迅速かつ正確にボード製造業者が必要とするドキュメントを作成できる強力なツールセットが提供されます。すべては、PCBコンポーネントの配置の特性を定義することから始まります。 PCBレイアウト計画 記事を読む
新規ユーザー向けライブラリ方法論の定義ガイド 新規ユーザー向けライブラリ方法論の定義ガイド 1 min Guide Books PCBライブラリの方法論を選択する際に、全てのユーザーに適用できる万能の解決策はありません。一部の小規模ビジネスユーザーは最低限の要件のみを必要とするかもしれませんが、エンタープライズユーザーはサプライチェーンへのリンクを含む、非常に特定の読み取り専用表現を必要とする場合があります。 その間にいる多くの異なるタイプのユーザーは、全く異なる要件を持っているかもしれません。その結果、この広範な要件を満たすために、いくつかの異なるライブラリタイプと方法論が存在します。この新しいユーザーガイドでライブラリ方法論を定義することを学ぶと、さまざまなライブラリタイプと方法論を理解し、ライブラリ方法論を選択して定義する際に、情報に基づいた決定を下すことができます。 ライブラリ方法論の定義への導入 統合ライブラリ、データベースライブラリ、コンポーネントライブラリに加えて、いくぶん馴染みのあるスキーマティックライブラリやPCBライブラリなど、多くの新しいライブラリ用語に出会うかもしれません。しかし、それぞれの目的は何でしょうか？どのライブラリ方法論があなたにとって最適でしょうか？Altium Vaultベースのコンポーネント管理を考慮すると、既存のコンポーネントへの投資はどうなるのでしょうか？File > New > Libraryから始めて、イーグル管理ライブラリをどのように進めるかを決定することは、答えよりも多くの質問につながるプロセスに突然なり得ます。 図1. 新しいライブラリの設定 まず理解することが重要なのは、異なるユーザー要件を満たすためにいくつかの異なるライブラリ方法論が存在するということです。さまざまなライブラリ方法論と各ライブラリタイプの説明を簡単に概観するだけで、ライブラリに関するトピックはナビゲートしやすく理解しやすくなります。そこから、あなたやあなたの組織に最適なライブラリ方法論を決定できます。 必須ライブラリ まず、全体的なライブラリ方法論に関係なく必要なライブラリタイプについて説明します。特定のライブラリ管理スキームに関係なく、PCBを作成するために最低限必要な2つの主要なライブラリタイプは、回路図ライブラリ（*.SchLib）とプリント基板ライブラリ（*.PcbLib）です。 回路図ライブラリには、一つ以上の回路図コンポーネントが含まれており、これらは回路図シンボルによってグラフィカルかつ電気的に表されます。特定のパラメトリック情報（部品番号やコンポーネント値など）は通常、各コンポーネントに追加され、部品表（BOM）の生成時にアクセスできます。一つ以上のPCBフットプリント、オプションのSPICEシミュレーション（*.MDLまたは*.CKTファイル）および信号整合性（SI）（*.IBIS）モデルが、回路図コンポーネントにリンクされています。 プリント基板ライブラリには、1つ以上のPCBレイアウトフットプリントが含まれており、これはコンポーネントの物理的なパッド配置やその他の機械的属性を表します。オプションで、コンポーネントの物理的形状を3Dモードで表すために、STEP形式（*.STEPファイル）のソリッドモデル3D情報をフットプリントに追加することができます。 図2. 必須ライブラリ - 回路図とPCB 記事を読む