高速PCB設計

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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。

高速設計とは何か高速設計入門（ウェビナー）高速PCB設計の主なポイント高速回路基板レイアウト伝送線路と終端高速PCB設計 Altium Designerを使用したPCBレイアウトと高速設計

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TotM - 2024年6月

Altium Designer: PCB設計革新をリードする電子設計の急速に進化する世界において、Altium Designerは革新のリーダーとして輝き、PCB（プリント回路基板）設計における可能性の限界を常に押し広げています。包括的で使いやすいツールで知られるAltium Designerは、世界中のエンジニアやデザイナーの成長するニーズに応える最先端の機能を一貫して導入してきました。その多くの進歩の中でも、特に革新的な3つの機能が際立っています：3D-MID設計、高速設計の改善、およびインタラクティブルーティングの強化です。これらの機能は設計プロセスを合理化し、電子製品の性能と信頼性を大幅に向上させます。 3D-MID設計：Altium DesignerによるPCB革新の新たな次元 Altium Designerは、設計プロセスにおける3D成形インターコネクトデバイス（3D-MID）技術の採用をリードすることで、PCB設計を再定義しています。この革新的なアプローチにより、電気回路を三次元のプラスチック部品に直接成形することが可能となり、機械的、電子的、および視覚的要素を統合した一体構造を実現します。Altiumの3D-MID技術に関する専門知識は、消費者電子機器、自動車、ヘルスケア、航空宇宙、ウェアラブル技術を含む主要産業を変革しており、空間と重量の大幅な削減と機能統合の強化を可能にしています。これらの進歩は、効率と性能に関して新たなベンチマークを設定しています。変革的な3D-MID機能 Altium Designerが3D-MID技術を採用したことは、その提供内容において重要なブレークスルーを示しています。この技術により、機械的および電子的機能を一つの統合されたコンポーネントに融合させる複雑な三次元回路構造の作成が可能になります。3D-MID技術を採用することの利点は広範にわたり、軽量化されたコンポーネント、強化された機能性、設計の多様性の増加に至るまで様々です。このソフトウェアは、デザイナーがほぼあらゆる想定される形状を持つ複雑な多層設計を構築できるようにすることで、力を与えます。このような柔軟性は、空間と重量を最小限に抑えることが最優先事項である分野では非常に貴重です。例えば、自動車および航空宇宙産業では、軽量の電子部品が燃料効率と全体的な性能を大幅に向上させることができます。同様に、ウェアラブル技術では、コンパクトで軽量な設計への重点が、ユーザーの快適さと実用的な機能性を確保するために重要です。高度な設計ツール Altium Designerは、デザイナーに3Dオブジェクトを視覚化し、操作するための洗練されたツールを提供し、PCBの電子部品と機械要素をシームレスに統合します。この統合は、設計の性能と製造可能性を向上させるために重要です。ソフトウェアは、従来の2D PCBレイアウトから高度な3D設計へのスムーズな移行を提供し、包括的な視覚化および分析ツールを装備しています。これらのツールにより、デザイナーは設計のあらゆる側面を徹底的にシミュレートし、厳格な性能基準に準拠していることを確認できます。設計環境内で3Dオブジェクトを視覚化し、調整する能力は、複雑な幾何学を作成するプロセスをより直感的で効率的にすることを可能にします。この効率性は、プロトタイピングを加速し、市場投入までの時間を短縮し、革新的な製品を作成する際にデザイナーに重要な利点を提供します。業界の応用と利点 3D-MID技術は、さまざまな業界で利用されており、顕著な利点をもたらしています。消費者向け電子機器では、複数の機能を単一のコンパクトなユニットに統合することを可能にし、機能性とユーザーエクスペリエンスの両方を向上させます。例えば、スマートフォンやウェアラブルは、より小さく軽量になりながら、より多くの機能を提供できます。自動車セクターでは、3D-MID技術により、センサーや制御ユニットを直接車両の構造に統合することができます。この改善により、信頼性が向上し、組み立てプロセスが簡素化され、製造がより効率的になり、生産コストが低下します。ヘルスケアデバイスも3D-MID技術で大きな改善を見せています。より小さく、軽量で機能性の高い医療機器の設計を可能にし、より進んだ診断および治療ツールの開発につながり、患者の成果を改善することができます。高速設計の改善：Altium

レングスチューニング

Guide Books 相対長チューニングとxSignals 高速インターフェースは、一般的に差動ペアとしてルーティングされたシリアルバスや、高いクロックレートで動作する並列バスとして構築されます。これらのバスでは、信号群が要求されるクロッキングウィンドウ内で受信コンポーネントに到着できるように、バス内のトレースがマッチした長さである必要があります。この長さのマッチングは、クロッキング信号の長さと、バス上を移動する信号の立ち上がり時間によって制約されます。例えば、DDR3/4メモリインターフェースでは：8ビットのデータのそれぞれには、関連するデータストローブと差動クロックがあります。データはストローブからキャプチャされるため、ストローブに関連するデータビットは、そのストローブビットに近い長さでマッチングされなければなりません。CSI-2のような他のプロトコルでは、カメラインターフェースに接続する複数の差動ペアが並列にルーティングされています。これらの差動ペアは、各ペア内でトレースがマッチしている必要があり、ペア同士も互いにマッチしている必要があります。 PCB設計ソフトウェアの長さ調整ツールを使用すると、これらの構造を非常に簡単に配置および調整できます。長さ調整ツール Altium Designerには、PCBレイアウトに長さ調整セクションを適用するための2つのツールがあります： - インタラクティブ長さ調整 – 単一トラック用； - インタラクティブ差動ペア長さ調整 – 差動ペア用。長さ調整には3つのパターンが利用可能です：アコーディオン、トロンボーン、およびノコギリ波。 xSignalsを使用した長さ調整長さ調整を開始する前に、特別なネットクラスを作成する必要があります。その後、これらを長さ調整ルールで使用できます。ネットクラスとxSignalsクラスの両方を長さ調整に使用できます。しかし、

プロパティパネルの調整

Guide Books プロパティパネルでの長さ調整 Altium DesignerのPCBルーティング機能を使用して、シングルトラックと差動ペアに迅速に長さ調整セグメントを配置する方法をご覧ください。

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。