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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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Altium Designerにおける高速PCBレイアウト技術ガイド Altium Designerにおける高速PCB設計のガイドラインとテクニック 1 min Blog 高速PCBのレイアウトとルーティングは複雑であり、多岐にわたる考慮が必要です。重要な高速レイアウト技術とルーティングガイドラインには、伝送線上のトレース幅からグラウンドプアのクリアランス、リターンパスの追跡、定義された特性インピーダンスなど、設計に関わるあらゆるものが含まれます。シンプルな設計ソフトウェアパッケージでは、これらの制約を一度にすべて扱うことはできず、回路基板設計者はすべての相互接続を手動でチェックし、エラーが特定されたときにレイアウトの再作業に何時間も費やす必要があります。 Altium Designerは、あらゆる電子製品を扱うために構築された唯一の設計アプリケーションです。設計チームは、高度なツールセットを単一のアプリケーションで使用して、信号の整合性を確保するための最適な高速PCB設計ガイドラインを迅速かつ簡単に実装できます。PCB設計者は、高速PCBレイアウトの作成には多くの計算、測定、および設計ルールへの遵守が必要であることを知っており、Altium Designerはこれらの重要なタスクの多くを自動化するのに役立ちます。設計プロセスを合理化し、信号の整合性を犠牲にしたくない場合は、次の回路基板でこれらの高速PCB設計技術と高速ボード設計ガイドラインを実装することを確認してください。 ALTIUM DESIGNER® プロの設計者とPCB製造業者のための業界最高の電子設計およびシミュレーションアプリケーション。 今日の最先端の電子機器は、以前よりも高速で動作し、より高密度に配置され、より正確なルーティングが求められています。高速設計に対する期待は、将来、さらに高い能力を持つことが求められ、設計者はその設計が適切に機能するように、最適な高速PCB設計ガイドラインとルーティング実践を実施する必要があります。インピーダンス制御、リターンパス計画、高周波EMIなど、設計の重要な側面は、高速PCBレイアウトでの出発点に過ぎません。 高速回路基板のレイアウトには多くの要件がありますが、適切な設計ソフトウェアを使用することで、これらの要件を設計ルールとして指定できます。これらのルールは、コンポーネントを配置し、高速伝送線をルーティングする際に適用されます。Altium Designerは、高速回路基板が要求される通りに動作し、業界基準に準拠していることを保証する理想的なPCB設計ソフトウェアパッケージです。 高速PCBレイアウトと設計とは何か？ すべての高速PCBには、エッジレートが速い信号があり、これは様々な信号のパワースペクトル密度が高GHz範囲にまで及ぶことを意味します。高速PCB上のこれらのコンポーネントは迅速に切り替わり、適切にルーティングされていない場合、大きなEMIを発生させる可能性があります。したがって、レイアウト、ルーティング、リターンパスの計画、特性インピーダンスの計算、および多くの他の要因が、これらの設計の安定性と整合性を決定します。 レイアウトとルーティングにおける重要な高速PCB設計ガイドラインのいくつかを以下に示します。これらのガイドラインは、レイアウトとルーティング中の信号整合性を確保するのに役立つだけでなく、クロストーク、放射、およびインピーダンス不連続のようなEMI問題を防ぐのにも役立ちます： グラウンドプレーン、パワープレーン、およびスタックアップ：PCBスタックアップが高速伝送線の下に均一なグラウンドを持ち、グラウンド/パワープレーンのギャップを越えてルーティングしないことを確認してください。 特性インピーダンス：高速インターコネクト上で特性インピーダンスと入力インピーダンスが特定の値を持つように、伝送線の特定のトレース幅を強制する必要があります。 伝送線間隔：PCB上のトレース間に十分な間隔を強制し、重大なクロストークを防ぎ、信号が受信機でノイズマージンを超えないようにする必要があります。 電力整合性：高速コンポーネントに電力を供給するPDNの部分について、電源層とグラウンド層を隣り合わせに配置し、過度なリンギングを防ぎます。 バスと差動ペアのルーティング：並列バスと差動ペアにおいて、重要な信号間のスキューを最小限にするために、タイミングマッチングを強制します。 コンポーネントの配置：PCBレイアウトにおいて、すべての重要な信号が最小限のレイヤー遷移でルーティング可能なように、重要な高速コンポーネントを適切に配置してください。 この一般的なガイドラインのリストは、高速PCBレイアウトで一般的な信号整合性の問題に陥ることがないようにするのに役立ちます。最高のPCB設計ソフトウェアを使用すると、これらの要件を設計ルールとしてプログラムして、複雑なレイアウトが信号整合性を維持することを保証できます。 記事を読む
ルーティング中にPCBインピーダンス制御を確保する方法 PCBルーティング：式とリソースを使用してPCBインピーダンス制御を確保する方法 1 min Blog 電気技術者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 PCB設計者 PCB設計者 高速信号と高周波信号に共通する一つの要素があります。それは、低損失、低分散の相互接続でインピーダンス制御されたルーティングが必要であるということです。PCBのインピーダンス制御は、適切なルーティングツールと設計ツール内に統合された インピーダンス計算機がなければ達成が難しいです。ほとんどのインピーダンス計算機は、PCB基板上の実際のトレースを正確に表現しない基本方程式を使用し、信号伝播を正しく記述しません。 基準以下のPCB設計機能にボードの機能性を危険にさらす代わりに、入手できる最高の高速設計ユーティリティセットが必要です。最高のPCB設計ソフトウェアには、実際のPCB基板の材料特性を考慮した正確なPCBインピーダンス計算機が含まれています。これらのツールは、高品質の回路基板をルーティングするのに役立つように、回路図やPCBレイアウト機能とも統合されるべきです。統合ソフトウェアパッケージを使用することで、PCBのインピーダンス制御を確保し、生産性を維持できます。 ALTIUM DESIGNER プロフェッショナルな設計者向けに制御されたインピーダンスルーティング機能を備えた統合PCB設計アプリケーション。 高速回路基板やRF回路基板では、基板内の信号が目的地に到達するために非常に正確なルーティングが必要です。高速/RF設計者は、回路基板において正しいインピーダンスの設計が重要であることを知っておくべきです。高速信号を運ぶすべての接続部は、強い反射がなく負荷部品に電力が伝達されるように、正しいトレースインピーダンスを持たなければなりません。 次のPCB設計を行う前に、制御インピーダンスが必要かどうか、そしてそれをどのように計算するかを確認してください。PCBインピーダンスは手計算できますが、最適なPCBルーティングツールセットを使用してレイアウトを作成するときに計算が最も簡単です。制御インピーダンスの風景においてPCBルーティング機能がどのように適合するかを本当に理解するには、インピーダンスがどのように計算されるか、そしてほとんどのPCBインピーダンス制御計算機ができないことを理解することが役立ちます。 PCBトレースインピーダンス計算 誘電率定数とトレースの形状が分かっている限り、回路基板内のトレースインピーダンスを計算する方法はいくつかあります： マイクロストリップまたはストリップラインのインピーダンスに対してIPC-2141方程式を使用する Waddelの伝送線方程式を使用する 分散と銅の粗さを考慮できるフィールドソルバーを使用する ほとんどのトレースインピーダンス計算機は、IPC-2141メソッドに基づいていますが、これは今日のモダンな高速・高周波PCB設計には不正確であるとされています。Waddelの方程式は、インピーダンスを計算するための最も正確な分析ツールとして広く認識されていますが、PCBインピーダンス制御には使用が難しいです。これは、インピーダンス目標に到達するために必要な最適なPCBトレース幅を決定するために、これらの方程式を解くための数値アルゴリズムが必要だからです。 これらの方法の代わりに、PCB設計ツールには、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を自動的に計算できる機能が含まれているべきです。 インピーダンス計算に分散と損失を含める 実際のPCBラミネートには、インピーダンス計算に含める必要があるいくつかの損失、銅の粗さ、および分散があります。損失と分散を考慮することは、インピーダンス計算のための統合フィールドソルバーを備えたPCB設計ツールにアクセスできる場合、簡単です。Altium Designerの設計ツールを使用すると、複雑なモデルや方程式を使用せずに必要なインピーダンスを簡単に計算でき、インピーダンスプロファイルに準拠するためにボードのルーティングを開始できます。 正確なインピーダンス制御を確保するために、すべての損失源はPCBインピーダンス計算に含めるべきです。 回路基板レイアウトにおける損失と分散についてもっと学びましょう。 記事を読む
Altium Designerで軍用PCBの物理層セキュリティを設計する Altium Designerで軍用PCBの物理層セキュリティを設計する 1 min Blog 軍用システム用のPCBは、厳格な設計と性能基準を満たさなければならない高性能な存在です。機密データを保存・処理する軍用システムは、安全な筐体に閉じ込める以上のセキュリティ層が必要です。プリント基板をEMIに極めて耐性があるように設計し、データを受動的にタップされないようにルーティングし、攻撃者が機密データにアクセスするのを防ぐためにブラックアウトチップを含める必要があります。これらの軍用回路基板の物理層セキュリティを確保するための措置は、市場で唯一完全に統合されたPCB設計プラットフォームであるAltium Designerを使用することで実装できます。 ALTIUM DESIGNER® 軍用電子システムを設計するための最高のツールを備えた統一されたPCB設計パッケージ。 コンピュータ周辺機器、シングルボードコンピュータ、またはデータ処理用の組み込みシステムのPCBであれ、ミッションクリティカルなシステムの軍用PCBは物理層セキュリティ対策を実装する必要があります。適切な設計ソフトウェアは、軍用PCBを産業基準に従って設計し、回路の改ざんを防ぎ検出するために設計された物理層セキュリティプロトコルを実装するのに役立ちます。 Altium Designerは、単一のルール駆動型設計エンジンの上にあなたの設計機能をすべて統合し、どんな組み込みシステムも設計できる適応性を提供します。ミッションクリティカルなアプリケーションに必要な電気的性能でボードを設計する力、物理層のセキュリティを保証するコンポーネントを含めること、および改ざん防止通信機能を持つことができます。Altium Designerの統合設計、コンポーネント管理、および生産計画環境は、軍用PCBの物理層セキュリティを実装するために必要なツールを提供します。 ボードレベルでの物理層セキュリティ データを受信、処理、および通信する軍事システムは、高性能な商用コンポーネントを使用してこれを行いますが、攻撃者はコンポーネントおよびトレースレベルで直接回路の改ざんを試みることがあります。これらの要素がプローブされないようにするために取ることができる多くの対策があります。適切な設計ソフトウェアを使用すると、これらの物理層セキュリティ対策を持つ回路基板を設計することは比較的簡単です。 時には、最も優雅でない解決策が最良のものです。ビアは重要な物理的アクセスポイントであり、ブラインドビアやバリードビアの使用を選択することで、非導電性フィルを持つビアを防ぎ、物理的なプロービングに脆弱な場所の数を減らすことができます。厚いはんだマスクを使用して重要なトレースを隠し、保護することも、回路の改ざんを防ぎます。コンポーネント自体に関しては、攻撃者がメーカーやモデル番号を直接識別できないように黒く塗るべきです。また、コンポーネントを非導電性のエポキシで囲むことで、攻撃者がピンをプロービングしてデータをキャプチャするのを物理的に防ぐことができます。 ボードレベルのセキュリティのための設計ソフトウェア 軍用PCBの物理層セキュリティをトレースレベルで実装することは、多層ボードで埋め込まれた回路をルーティングするほどに及ぶかもしれません。できるだけ多くのコンポーネント、トレース、ビアを埋め込むことで、回路の改ざんの機会を限定します。改ざん検出は、可能な場合に取るべき別の対策です。これには、エンクロージャが開かれたり損傷したりした場合にヒューズやスイッチが作動し、ボードへの電力を遮断し、さらに基地局に警告を発するようなパッケージングを設計することが含まれます。 これらの対策を実施するには、セキュリティを確保し、攻撃者が機密データを扱う要素に物理的にアクセスできないようにするために、コンポーネントを慎重に選択し、トレースのルーティングを行う必要があります。適切な設計ソフトウェアを使用すれば、物理層セキュリティ対策をボードに設計することができます。 IoTデバイスの物理層セキュリティ対策の多くは、軍用システムのPCBで実装されています。 PCBの物理層セキュリティについてもっと学ぶ。 トレースやビアを埋め込むことで、回路基板に追加の物理層セキュリティ対策を施すことができます。 Altium Designerでのブラインドビアと埋め込みビアの扱い方についてもっと学ぶ。 記事を読む
Circuit Board Design FR4 1 min Blog PCB設計を「高速」設計にする要素はなんでしょうか。高速な処理は当然としても、クロック速度のみを指すわけではありません。多くの場合、高速設計にまつわる課題は、信号の伝送媒体の管理にあります。従来のFR4は長年、低価格で効果的な材料として定評がありましたが、高速設計には制限を及ぼす可能性があります。 利用できる優れた材料があったとしても、多くの場合、コストが高くなります。基板の製造材料は、設計プロセスの早い段階で選択する必要があります。そのため、Altium Designerには、設計、材料の選択、材料コストのバランスの判断に役立つ、すぐに使える30万点以上のコンポーネントを収めたECADライブラリへのアクセスがあります。 Altium Designerで得られる利点: データ管理用の強力なツール リアルタイムでのコストの見積もりと追跡 動的なサプライチェーン情報 柔軟なリリース管理ツール Altiumは、電気技術者/設計者が高速で、安全性が高く、効率的な設計を行える機能を提供します。 無償評価版をお試しいただけますので、ぜひご利用ください。 記事を読む
Altium DesignerならPCBリレーの選択、設計、レイアウトが簡単 Altium DesignerならPCBリレーの選択、設計、レイアウトが簡単 1 min Blog ユーザーの安全と基板を電気的損傷から保護するには、回路保護が欠かせません。小型中電圧PCBであろうと、大型高電圧電気機械システムであろうと、電力サージや電気回路の故障によりコンポーネントが破壊され、ユーザーに危険が及ぶ可能性があります。高電圧ESDや大電流サージが起きないようにする最善の方法は、シンプルなPCBリレーを使用することです。 金属製の筐体に取り付ける必要がある大型リレーと比較して、PCBリレーはスルーホールコンポーネントとして回路基板に直接取り付けることができます。これにより、基板とそのコンポーネントを電気的危険から簡単に保護できます。次に手掛けるシステムにPCBリレーを導入する場合、Allium Designerを使用すると、選択および配置プロセスがシンプルです。高電圧または大電流回路基板設計を順調に進めながら、Altium Designerから調達プロセスを迅速に進めることができます。 ALTIUM DESIGNER® 高電圧または大電流回路基板設計におけるPCBリレーの選択、レイアウト、配線のための業界標準の設計ツールを備えた唯一のアプリケーションです。 高電圧または大電流のシステムを扱うときはいつでも、安全性を最優先に考える必要があります。高電力システムに伴う危険は甚大で、コンポーネントの信頼性を運に任せることはできません。一方、設計者が動作中の高電圧 / 大電流放電から自分自身や機器を保護する方法はたくさんあります。 高電圧システムで使用される標準的な部品の1つにリレーがあります。これらのスイッチには、回路基板に取り付けることができるPCBリレーをはじめ、さまざまなサイズがあります。これらの部品は、信頼性を維持し、動作中の電力サージに耐えるために必要な保護を高電圧システムに提供します。 PCBリレーとは？ PCBリレーは、PCBに直接取り付けることができる小型のリレーです。これらのリレーは定格電圧が高くなる傾向があり、そのサイズと重量のためにスルーホールコンポーネントとして基板に取り付けることができます。リレーは、小さな電圧回路で高電圧回路を制御する必要がある場合に使用されます。また、リレーを使うことで、トランジスタベースのスイッチングではできないガルバニック絶縁が可能になります。 PCBリレーは他のリレーと同じように機能しますが、よりコンパクトで定格電圧が低くなります。また、これらの部品は大型リレーに見られる標準的なシステムにも組み込まれています。リレーには以下の種類があります。 高電圧リレー：これらは、非常に高い電圧と電流で動作するように設計されています。 過電流リレー：このタイプのリレーが開くと、大電流が回路の周りを間違った方向に流れるのを防ぎます。 半導体リレー：電気回路の切り替えを行うソリッドステートリレーです。 遅延リレー：これらのリレーは、限られた時間にトリガーされます。 サーマルリレー：これらのリレーは、温度が特定のしきい値を超えると作動します。 差動保護リレー：このタイプのPCBリレーは、回路の2つの異なる部分の電圧または電流が異なる場合にトリガーできます。 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.
メディア非依存インターフェースイーサネットリンク イーサネットリンクにおけるメディア独立インターフェース（MII）の解読 1 min Thought Leadership イーサネットリンクのルーティングにおけるメディア独立インターフェースのバリアント、1 GbEおよびそれ以上の速度のリンクに対応するギガビットバリアントについて学びましょう。 記事を読む