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高速PCB設計

高速PCB設計では、高速エッジの信号が使用されます。この信号では、デバイスの状態が非常に速く切り替わり、信号がコンポーネント間を移動し終わる前に移行が完了します。高速PCB設計における相互接続には、正確なインピーダンス整合が必要であり、相互接続に伴って起こりうる損失、歪み、EMI、クロストークを考慮した配線が必要です。伝送線路の設計、レイアウト、ルーティングを適切に行うことで、これらの問題を最小限に抑えることができます。プリント基板における高速基板レイアウトや伝送線路設計を成功させるためのリソースを、ライブラリでご覧ください。

高速PCB設計 Altium Designerを使用したPCBレイアウトと高速設計 高速設計とは何か Solve High-Speed Signal Constraints Automatically
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バックドリルで解決 - PCB上の信号歪みを減らす方法 バックドリルで解決 - PCB上の信号歪みを減らす方法 1 min Thought Leadership 年月を経るにつれて、エンジニアはプリント基板のバックドリル設計において、高速デジタル信号の整合性を歪ませる可能性のあるノイズに対処するためのいくつかのアプローチを開発してきました。そして、私たちの設計が新たな境界を押し広げるにつれて、新しい課題に対処するための技術の複雑さも増しています。今日、デジタル設計システムの速度はGHzに達しており、これは過去よりも顕著な課題を生み出しています。エッジレートがピコ秒単位である場合、任意のインピーダンスの不連続性、インダクタンスの乱れ、または寄生容量は、信号の整合性と品質に悪影響を及ぼす可能性があります。信号の乱れを引き起こすさまざまな原因がありますが、特に見過ごされがちな一つの原因はビアです。PCB信号の歪みを減らす方法についての詳細は、以下をお読みください。 シンプルなビアの中の隠れた危険 高密度インターコネクト（HDI）、多層カウントプリント基板、厚いバックプレーン/ミッドプレーンでは、ビア信号がジッターの増加、減衰、および高いビットエラーレート（BER）に苦しむことがあり、これにより受信側でデータが誤って解釈される可能性があります。 たとえばバックプレーンとドーターカードを例に取りましょう。インピーダンスの不連続に関しては、回路基板において焦点はしばしばそれらとマザーボードとの間のコネクタにあります。通常、これらのコネクタはインピーダンスの面で非常によくマッチしているものの、実際の不連続の原因はPCBデザインのビアです。 データレートが増加するにつれて、スルーホール（PTH）ビア構造によって導入される歪みの量も、通常、関連するデータレートの増加よりも指数関数的に高い割合で増加します。例えば、6.25 Gb/sのデータレートでのPTHビアの歪み効果は、3.125 Gb/sでのそれの2倍以上になることがよくあります。 最後に接続された層を超えて底部と上部に不要なスタブが存在することで、ビアは低インピーダンスの不連続として現れます。エンジニアがこれらのビアの余分な容量を克服する一つの方法は、その長さを最小限に抑えてそのインピーダンスを減らすことです。ここでバックドリリングが登場します。 長いビアスタブの信号歪み [1] バックドリリングでバックアップする バックドリリングは、ビアスタブを取り除くことでチャネル信号の整合性を最小限に抑えるために、広く受け入れられているシンプルで効果的な方法として使用されてきました。この技術は、従来の数値制御（NC）ドリル装置を使用する制御深度ドリリングとして知られています。そして、この技術はバックプレーンのような厚い基板だけでなく、あらゆるタイプの回路基板に適用できます。 バックドリリングプロセスには、不要な導電性スタブを取り除くために、元のビア穴を作成するために使用されたドリルビットよりもわずかに大きな直径のドリルビットを使用することが含まれます。このビットは通常、プライマリドリルサイズよりも8ミル大きいですが、多くのメーカーはより厳しい仕様を満たすことができます。 バックドリリング手順が近くのビアによってトレースやプレーンをドリルスルーしないように、トレースとプレーンのクリアランスが十分に大きい必要があることを覚えておく必要があります。トレースやプレーンをドリルスルーするのを避けるためには、10ミルのクリアランスが推奨されます。 一般的に、バックドリリングによるビアスタブ長の減少は多くの利点をもたらします。これには以下が含まれます： 決定論的ジッターを桁違いに減少させ、BERを低下させる。 インピーダンスマッチングの改善による信号減衰の減少。 スタブ端とチャネル帯域幅アンプからのEMI/EMC放射の減少。 共振モードの励起とビア間クロストークの減少。 連続積層よりも製造コストを低減しつつ、設計およびレイアウトへの影響を最小限に抑える。 記事を読む
オートルートするかしないか-失敗した設計自動化の歴史 オートルーティングか、それともオートルーティングなしか？ 失敗した設計自動化の歴史 1 min Thought Leadership EDA設計自動化の完全な歴史と、1980年代から今日にかけてのPCBオートルーティング技術の進化について学びましょう。 エレクトロニクスの世界へようこそ。2016年です、そして私たちは人類の歴史の中で他のどの時代よりも技術的な洗練を目の当たりにしています。ただ今年だけで、自動運転車が公共の領域に導入され始め、ロケットが再利用のために宇宙から精密に着陸され、ムーアの法則はその終わりなき成長軌道で続いています。しかし、このすべての技術進歩の中で欠けているものが一つあります、それはまともなPCBオートルーターの比較です。 オートルーターの本当の問題 エンジニアがCADの意味を知っている限り、PCBオートルーターは存在していましたが、密集したPCBレイアウトを作成することに関わる設計者は、この自動化技術の実装をほとんど完全に無視してきました、それも当然のことです。オートルーティングのアルゴリズムは、最初に導入されて以来、あまり変わっていません。 技術が停滞し、さまざまなパフォーマンスと設定構成を提供するEDAベンダーがオートルーティング技術を提供している状況では、オートルーターが普及しないのも不思議ではありません。エンジニアリング時間を節約し、ワークフローを向上させることを目的としていたこの技術は、熟練したプリントボードデザイナーの専門知識や効率に対抗するためのゲームを強化していません。これがオートルーターが提供するすべてなのでしょうか？ オートルーティング技術の初期 EDAベンダーによって生産された最初のオートルーターは、成果とパフォーマンスが悪いことで特徴づけられました。信号の整合性を保つためのガイドラインや設定をほとんど提供せず、プロセスで過剰な量のビアを追加することがよくありました。この初期技術の問題をさらに悪化させることに、オートルーターは厳格なX/Yグリッド要件に限定され、層に偏見がありました。 これらの制限の結果、ボードスペースが一般的に無駄にされ、エンジニアはバランスの取れていないPCBレイアウトの混乱を片付けることになりました。オートルーターから最適化されていないPCBレイアウトを修正するためにエンジニアが投資する時間は、手動でボードをルーティングするよりも多くの時間を要しました。最初から、オートルーティングは良いスタートを切っていませんでした。 グリッドレスオートルーティングの例 [1] 80年代のオートルーティングの進歩 年が進むにつれて、オートルーティング技術はわずかに改善されただけで、品質はプリント基板設計者の期待に追いついていませんでした。依然として、誤ったボードレイアウトスペース、レイヤーの偏り、過剰なビアの問題が残っていました。この技術の進歩を助けるために、EDAベンダーは新しいグラウンドプレーンコンポーネントやボード技術を採用し始め、信号整合性要件の達成を容易にしました。 このオートルーティング開発の時代を一言で表すならば、ハードウェアの制限による障害でしょう。オートルーターのアルゴリズムは、専用のCPUや追加のメモリを使用せずにグリッドサイズを小さくしてルーティング品質を向上させることができませんでした。ハードウェアベースの解決策がない中で、EDAベンダーは形状ベースのオートルーティングの回路図キャプチャを含む他の方法を探り始めました。 これらの新しい形状ベースのオートルーターは、以下の方法で基板製造と信号整合性要件を満たすのに役立ちました： コンポーネント間の効率的な相互接続の作成 オートルーティングプロセス中に追加されるビアの数を減らすことでPCBコストを削減 PCB上のレイヤーを減らしながらスペーシングを増やす これらの進歩にもかかわらず、オートルーティング技術は依然として最善とは言えない中途半端なものでした。EDAベンダーがハードウェアの制限を克服しても、PCB設計者はオートルーティング設計技術の採用について依然として懐疑的でした。 迷路オートルーティングの例 [2] 記事を読む
高速設計プロセスを自動化する方法 高速設計プロセスを自動化する方法 1 min Thought Leadership ネットの個々のセグメント長、ビアの深さ、またはピンの長さをスプレッドシートで追跡するのは、負担になることがあります。Altium Designer®の新技術を使って、高速設計プロセスを自動化する方法を学びましょう。 高速設計は、電気エンジニアが取り組むことができる最も難しい課題の一つです。高速信号がどのように反応するかに影響を与える要因は数多くあります。一般的な誤解は、高速設計はシステムクロック周波数の機能であるということです。これは事実ではありません。むしろ、高速は立ち上がり時間、PCBスタックアップによるインピーダンス制御、トレース幅、および終端によって決定されます。 高速スイッチングは、エンジニアとPCB設計者にとって本質的に2つのことを意味します： 信号整合性の問題 反射、クロストークなど 信号整合性の目標は、制御されたインピーダンスのルーティング、終端、およびPCBスタックアップを通じて達成されます。 タイミング制約 複数の信号がほぼ同時に目的のピンに到達することを保証します 信号経路のルート長を一致させます 高速設計の古い方法 過去、エンジニアは信号整合性とタイムコンストレイントの問題に対処するために、すべてをスプレッドシートで追跡する必要がありました。これにより、ネットごとの各個別セグメント長、ビアの深さ、抵抗器の長さ、ピンの長さを追跡することができました。それぞれのネットについてすべてを合計し、必要に応じて信号長を追加した後、グループ内のすべてのネットの長さを均等にすることができました。これは、煩雑で時間がかかる古い方法の長さ合わせです。 スプレッドシートでデータを追跡する時間を無駄にせずに、長さや長さの一致などの関連する設計ルールを自動的にスコープできたらどうでしょうか？ 無料の高速設計とxSignals®ホワイトペーパーをダウンロードして、高速設計プロセスを自動化する方法を学びましょう。 記事を読む
ボードのエリア感度部分 ボードのエリアセンシティブ部分 1 min Whitepapers プロジェクトのその段階に差し掛かっています。開発リリースされた製品を生産に引き渡す時です。開発の観点からすると、設計、部品、モデル、BOM、文書など、すべてがリリース状態にあります。設計を期限内、予算内で完成させるために数週間徹夜を重ねた後の、真のお祝いの時です。そして、いくつかの「もしも」の質問でフラッシュバックが起こります。調達は正しいフットプリントで新しい部品を入手したのか？実際に生産に引き渡されるのは設計の最新バージョンか？最近の設計レビュー後にBOMは更新されたか？オフサイトの機械チームが最後の瞬間に必要なエンクロージャーの調整を行ったことを確認したか？そして突然、達成と喜びの瞬間が、最後の手段を念頭に置いた不確かな瞬間に変わってしまうかもしれません。指を交差させるしかない！ 開発後ストレス障害 この開発後の段階の懸念は、技術業界の多くの企業にとって非常に一般的であり、それには理由があります。多くの企業が依然としてECADデータ資産を不十分に管理しているため、手動でエラーが発生しやすいシステムがしばしば物事を見逃す原因となっています。ECADデータ管理のこれらの亀裂は、プロセスのさまざまな段階から生じる可能性があり、いくつかを強調すると： ECAD設計の手動スポットチェック 手動での署名の収集 CAD環境外での追加の手動ステップをエンジニアに強いることで、リビジョンのプッシュを忘れる 手動のカスタムデータ管理プロセス（BOM、モデル、フットプリント、部品番号） 手動のリリースおよび変更プロセス すべてのタイプのユーザーへの無制御アクセス この制御されていないECADデータ管理プロセスは、これらの企業の利益に深刻な影響を与えています。すべての顧客は、より複雑な電子機器でのみ満たすことができる、機能と機能に富んだソリューションを求めています。製品開発の複雑さがエスカレートする中、提供する製品を差別化する市場圧力と、ナビゲートする規制の制約とともに、技術企業は、急速に成長する複雑な製品データを管理するソリューションを見つけるために莫大な圧力にさらされています。 新しい高度な電子製品の複雑さは、ECADデータそのものにとどまらず、ほとんどの開発環境が複数の専門分野（機械、ソフトウェアなど）を含むため、データ管理を指数関数的に難しくしています。さらに、これらの開発チームはしばしば異なる時間帯や地理的な場所に分散しており、おそらく異なるツールやアプリケーションを使用しています。これらの複雑さの追加層は、データ管理全体を統一できる堅牢な統合がなければ、手動のデータ管理システムの亀裂をさらに広げ、エラーが発生しやすくなるだけです。 PCB開発の痛点 よく言われるように、予防は治療よりも良いものです。開発後のストレス障害の痛みを修正するための最初のステップは、それにつながる可能性のある原因を知ることです。PCB開発においてどの要素が役割を果たし、それらが互いにどのように影響を与えるかの全体像を見ることができるときにのみ、治療法がどのようなものであるべきかを理解できます。 ECADデータはどこに保存されていますか 実際には、多くの企業がまだネットワークドライブにECADデータを保存することに依存しています。Dropboxのようなサービスがうまくいっているのは、消費者自身がもはや写真やファイルをローカルドライブに保存していないからです！では、この90年代のスキームでは何が問題になるのでしょうか？実際、ネットワークドライブにECADデータを保存することは、ビジネスが効率改善を実現することを妨げる原因の1つであることがわかりました。そして、ここにいくつかの問題点を挙げます： アクセス制限：VPNのようなサービスを使用してネットワーク外からドライブにアクセスする方法がありますが、ECADがネットワーク内に保存されている限り、常にローカルチームに限定されます。オフサイトのチームやパートナーは運が悪いかもしれません。また、ECADデータが削除または変更されないように役割ベースのアクセスを強制することも困難です データ管理の劣悪さ：このスキームでは、ECADのライフサイクルとリビジョンを効率的かつ実用的に管理する方法が単純にありません。このシナリオはしばしば多くのデータの重複、ドキュメントのコンプライアンスの欠如、および既存のECADデータの非常に貧弱な活用をもたらします 異なる複雑なデータ：このように保存された場合、ECADデータを理解することが困難になります。多くの時間を無駄にすることなく、調達情報をECADファイルに関連付けるなど、異なるタイプのデータを互いに関連付けることは不可能です。ネットワークドライブは単純に複雑なデータ構造を理解しません ライフサイクルサポートなし：ECADがライフサイクルのリビジョンを変更する場合、誰もそれを知らず、これはしばしば間違ったリビジョン、設計、部品、またはBOMが生産または他のステークホルダーに押し出される原因となります この劣悪なECADデータストレージ管理の実践は、設計チームがデータ駆動型の決定を下すのを助けません。なぜなら、彼らはPCBライブラリのパラメトリックデータガバナンスなどの必要な情報をマッピングし、アクセスすることができないからです。これにより、BOMが設計ファイル自体と同期しなくなります。 記事を読む
高速設計プロセスにおけるシグナルインテグリティの採用 高速設計プロセスにおけるシグナルインテグリティの採用 1 min Whitepapers TTLや新しいロジックファミリーのスイッチング速度がMbpsやGbpsのデータレートでデータを処理できるほど速くなった今、高速設計技術はほぼすべてのPCB設計者にとって不可欠です。デジタル信号の立ち上がり時間が速くなるにつれて、設計者はインターコネクトを短くするか、信号完全性の問題を防ぐための重要な設計戦略を考案するかのどちらかをしなければなりません。今日のエンジニアは、高速PCB設計プロセスでの信号完全性シミュレーションと分析のための完全なツールセットが必要です。今、高速回路基板のための強力なルーティングとレイアウトツールと一緒に、最も強力な信号完全性機能にアクセスできます。高速PCB設計に最適なPCB設計アプリケーション、Altium Designerをお試しください。 ALTIUM DESIGNER 信号完全性ツールと高度な高速PCB設計機能を統合した統一されたPCB設計パッケージ。 高速PCB設計には、電気エンジニアが取り組むことができる最も難しいタスクのいくつかが含まれます。一般的な誤解は、高速PCB設計はシステムクロック周波数の機能であるというものです。むしろ、高速は信号の立ち上がり時間によって決まります。長さと立ち上がり時間の関係が、PCBスタックアップ設計でのインピーダンス制御が必要かどうか、およびトレース幅を指定する必要があるかどうかを決定します。 さらに、信号間のタイミングは、ボード全体でデータが同期されることを保証するために重要です。過去には、エンジニアはスプレッドシートで全てを追跡することによって、タイミングと長さの調整に対処しなければなりませんでした。これにより、ネットごとに各個別の長さセグメント、ビアの深さ、抵抗の長さ、ピンの長さを追跡することができました。それぞれのネットについてすべてを合計し、必要に応じて信号長を追加した後、グループ内のすべてのネットの長さを均等にすることができました。これは、長さのマッチングと高速設計全般において、煩雑で時間がかかる古い方法です。 Altium Designerは、高速PCB設計専用に構築されており、高度な製品をフルスケールの製造に導くお手伝いをします。複雑な高速システムは、複数の設計ルールに準拠する必要があり、Altium Designerは成功裏に設計ルールを作成し、準拠を保証するために必要なツールを提供します。ここでは、Altium Designerが高速PCB設計を容易にする方法と、高速回路基板で注意すべき点について説明します。 ソースと2つの受信機の間の長いネット上の高速信号。 高速PCB設計における一般的な信号整合性の問題 設計者は、高速PCB設計において多くの信号整合性の問題に直面しています。高速PCB設計で最も一般的な信号整合性の問題は次のとおりです： クロストーク 反射とインピーダンス制御 平行ネット間のスキュー ピンパッケージ遅延 これらの問題は、方程式や公式で予測するのが難しい場合がありますが、強力な信号整合性シミュレーターで分析することができます。適切なレイアウトツールを使用することで、高速信号パスが重要な設計制約を侵害しないようにすることができます。最後に、統合フィールドソルバーを備えた設計ソフトウェアは、高速信号の歪みを防ぐためにトレースが一貫したインピーダンスを持つことを保証します。 高速PCB信号整合性は、PCBスタックアップから始まります 記事を読む
Customer Success Stories BAE Systems Discover how BAE Systems improved project time frames while ensuring that designs perform as expected early in the development cycle using Altium Designer.
PCB設計ワークフローの幅と深さ PCB設計ワークフローの幅と深さ 1 min Whitepapers ルーティングプロセスは、レイアウト作業で最も時間がかかる作業のままですが、Altium Designerのインタラクティブルーティング技術により、密集したボードレイアウトの設計がはるかに容易になります。 現代のプリント基板は、幅広い技術的課題に対処する必要があります。PCB設計ソフトウェアには、設計エンジニアが生産性を維持しながら、新しい設計が完全に製造可能であることを保証するのに役立つツールが含まれている必要があります。先進技術を作成する設計者は、生産性を維持し、先進的な設計を作成するために、PCB設計ワークフローでインタラクティブルーティングツールに依存しています。最高のインタラクティブルーティング機能を探している場合は、業界唯一の完全統合PCB設計ソフトウェアプラットフォームであるAltium Designerの包括的な設計ツールスイートを使用する必要があります。 ALTIUM DESIGNER 単一のアプリケーションで完全な設計ツールセットを備えたプロフェッショナルなPCB設計プラットフォーム。 ほとんどの設計において、ルーティングはPCBレイアウトプロセスで最も時間がかかる作業です。多年にわたるPCBの技術進化に伴い、ルーティングソフトウェアもそれらの要件をサポートするために進化してきました。Altium Designerのインタラクティブボードレイアウトルーティング環境は、任意のトポロジーだけでなく、HDI/BGAブレイクアウト、フレックス、リジッドフレックス設計にも対応しています。 Altium Designerは、標準的なルーティング要件のサポートを提供するだけでなく、インタラクティブなルーティング機能を備えており、PCBを作成する際に複数のトレースを迅速にルーティングすることが容易になります。さらに一歩進んで、高速PCBの信号整合性をチェックし、外部シミュレータを使用せずにこれらを行うことができます。Altium Designerのインタラクティブなルーティング機能は、生産的なPCB設計ワークフローを作成するのに役立ちます。 オートルーターからインタラクティブルーティングへ 年月を経て、設計とレイアウトの際に生産性を保つための多くのツールが開発されてきました。オートルーターは、コンポーネント間のトレースを自動的に配置するための最もよく知られたツールの一つです。しかし、これらの機能はしばしばクリーンアップを必要とし、正しく使用されない場合には作業を増やすことになることがあります。 このため、デザイナーがルーティング結果をよりコントロールできるように、オートインタラクティブルーティング機能（単にインタラクティブルーティングとも呼ばれます）が開発されました。これらのツールは、ネットのグループに同じセットの設計制約を適用し、デザイナーはソースとロードの間のトレースのためのウェイポイントを設定できます。インタラクティブルーティングエンジンが隙間を埋め、ルーティングが完了するとクリーンアップが少なくなります。 インタラクティブルーティングで生産性を保つ 最先端のルーティングツールは、インタラクティブルーティングを使用して、プリント基板上のトレース群を迅速にルーティングします。インタラクティブルーティングは、高速デジタルインターフェースで通常使用されるような、ネット群に同じルーティング経路とルールを適用することで、生産性を維持するのに役立ちます。オートルーターと比較して、インタラクティブツールは結果に対するより多くの制御を提供し、クリーンアップが少なくて済みます。 インタラクティブルーティングは、設計者が自動化されたプロセスを制御できるようにするため、オートルーティングを大きく進化させたものです。 オートルーティングとインタラクティブルーティングの違いについてもっと学びましょう。 すべてのインタラクティブルーティング機能が同じように作られているわけではなく、一部の設計プラットフォームには単純なオートルーターを超えるものがほとんど含まれていません。Altium 記事を読む