高速PCB設計 | Altiumリソース

差動インピーダンス仕様に基づく設計方法差動インピーダンスは時々誤解されがちで、それは複数の要因に依存します。特定の差動インピーダンス目標に到達するために必要なトレース幅の設計についてもっと学びましょう。

2層PCB上のUSBインターフェースのための配線要件以前のブログで、デジタル信号を使用したルーティングとレイアウトをサポートするための2層PCBのルーティングルールを準備する際の基本的なポイントについて説明しました。特に、I2CやSPIのようなデジタルインターフェースをサポートするために必要な基本的なスタックアップとルーティングルールを見てきました。これらのインターフェースを扱う際、いくつかのシンプルなガイドラインがあなたのボードの信号整合性を保証し、EMIを減らすのに役立ちます。では、USBのようなインピーダンス制御インターフェースはどうでしょうか？インピーダンス制御の必要性、そしてそれをいつ違反できるかを知ることが、2層PCB上でUSBのようなものをルーティングする際の主なポイントです。この記事では、USBのような高速プロトコルをどのようにルーティングすべきかを示します。具体的には、USBデータを運ぶトレースに受け入れることができる長さ制限を含む、ボードのルーティングに必要な重要な設計ルールを見ていきます。このシリーズの前の記事をまだ読んでいない場合は、USBルーティング要件に設定される制限を理解するために必要な概念的な基盤を築くので、ぜひご覧ください。始めに：USB高速ルーティング要件前回の2層PCBルーティングに関する記事では、インピーダンスマッチングを適用することなく設計できる最長のライン長を決定する手順について見てきました。私たちは、伝送線の長さに沿った入力インピーダンスの偏差をどの程度許容できるかに依存して、長さの限界が決まることを発見しました。特に、信号の移動距離の10％から25％を重要な要因としてトレース長を制限するかどうかによります。このデモでは、このボード上でのUSB 2.0のルーティングをHigh Speed規格で見てみたいと思います。特定の理由からこの規格に焦点を当てています。USB 2.0（High Speed）は、古いデバイスとの接続性を提供するとともに、高速データ転送率を実現し、Arduinoのような人気のプラットフォームでType Bプラグとしてまだ使用されています。 2つの可能な設計を例示するために、USB 2.0の2つの仕様（Full SpeedとHigh Speed）のデータレートと立ち上がり時間を比較しました：最小ドライバ立ち上がり/下がり時間 - 500 ps（High Speed） -

高速PCB設計とは？高速基板設計とは何かについて、また高速プリント回路基板レイアウトの適切な設計・配線方法について説明します。

EMIシールディング技術：PCB設計ソフトウェアで使用できる方法電磁干渉（EMI）は、世界中の政府が電子デバイスが発生または受信することが許されるEMIの量に制限を設けるほどの問題です。電子デバイスは、意図しない放射を防ぎ、非常に高い周波数値まで導電性ノイズを抑制するように設計される必要があります。これは、PCBレイアウトのすべての回路にフィルタリングを追加する単純な問題ではなく、システム全体とその構造を考慮することについてです。現代のEMIシールド技術はPCB設計において2つの領域に分かれます：ボードレベルの電磁シールドとエンクロージャーレベルの電磁シールド。EMCテストに合格するために役立つボードレイアウトの実践がいくつかあり、システムで過剰なEMIが検出されるのを防ぐためにエンクロージャーに加えることができる簡単な変更がいくつかあります。適切なPCB設計ソフトウェアを使用することで、設計者は両方のセットのソリューションを実装し、製造業者が設計を正しく構築するための十分な文書を持つことを確実にすることができます。 ALTIUM DESIGNER^® 現代のEMIシールド技術を実装するための高度なレイアウトツールを備えたPCB設計ソフトウェア。今日の現代のデバイスは、市場に出るためには電磁両立性（EMC）テストを受けなければなりません。これらのテストの背後にある考え方はシンプルです：電子デバイスから放出される電磁放射とその結果として生じる電磁干渉を測定します。もしボードがこれらのテストに合格しない場合、それは再設計のためにデザイナーのもとに戻され、新しいプロジェクトを完成させるためのより多くの費用と時間がかかります。しかし、PCB設計ソフトウェアで実装できるいくつかの基本的な設計戦略を用いることで、これらのテストに成功するための助けとなります。 EMIシールドは、ボードレベルの解決策が失敗した場合にエンクロージャ内にも実装できます。これらの解決策を実装するためにボードとエンクロージャを再作業する必要があったことがあるなら、効率的であり、ボードに変更を迅速に実装することがいかに重要かを知っているでしょう。Altium Designerの完全なPCBレイアウト機能セットとMCADコラボレーションスイートは、EMIシールディング技術の両方のセットを実装するために使用できる理想的なツールです。レイアウトでのPCB EMIシールディング技術の実装 EMIシールディング技術を適用するためのいくつかのシンプルだが効果的な方法があります。コンポーネントおよび材料会社の中には、さまざまな周波数を対象とした特殊な電磁シールディング材料を供給するところがあります。フィルターや最良のレイアウト実践のような初期の方法が失敗した場合、PCBレイアウトで以下の機能を使用することができます：金属製の回路基板シールド缶は、過剰な電磁放射を抑制するために、騒がしい回路の周囲にカスタム製作して取り付けることができます。エラストマー電磁シールド材料は、PCBレイアウト内の特定のコンポーネントやコネクタを対象として電磁放射を抑制するために使用できます。高電気伝導性メッシュ材料は、フレックスボードやリジッドフレックスボード特に、硬質のシールド缶に代わる柔軟な選択肢として使用できます。分離された/スターグラウンドを均一なグラウンドプレーンに置き換えることで、複数の接地点を提供し、導電性の回路基板シールド材料を容易に接地できるようにするのに役立ちます。フェライトビーズ、ロッド、プレートは、従来のフィルタ回路が失敗した場合に、ターゲットとなるEMIフィルタとして使用できます。これらは、さまざまなベンダーからアクセスしてPCB設計ソフトウェアに組み込むことができる、いくつかのシンプルな方法とコンポーネントです。ただし、設計がEMCテストに合格できるように、PCBレイアウトにおいていくつかのベストプラクティスを実施することを確認してください。最高のPCBレイアウトツールは、EMIシールドを追加するのに役立ちます PCBのレイアウトがどのように配置されているかによって、設計内の銅の配置のおかげでEMIシールドを提供することもできます。設計のルーティング方法とPCBのスタックアップの構築方法は、電子デバイスがEMCテストに合格できるかどうかに影響を与えます。Altium Designerのような最高のPCBレイアウトユーティリティを使用すれば、最適なルーティングとレイアウトの実践を簡単に実装して、EMIを防止し、設計に追加のEMIシールド材料を適用するのに役立ちます。