マルチボードPCB設計｜Altium リソース

PCBプロジェクトにおける高価な配線エラーを統合ハーネスツールで回避する Altium Designerの統合ハーネスツールで、高価なPCB配線エラーを回避しましょう。早期に問題を検出し、ルーティングを最適化し、協力を向上させます。

3DプリンティングとAIがワイヤーハーネスのプロトタイピングを再形成している方法 3DプリンティングとAIがハーネスのプロトタイピングをどのように変革しているかを発見しましょう。コストを削減し、開発を加速し、電子機器の設計の柔軟性を高めます。

メカニクスがマルチボードPCB設計でシームレスに電子機器と融合 PCBレイアウトをじっくりと鑑賞する時間を取ると、回路基板が科学や工学によって推進されているだけでなく、芸術作品であることに気づくでしょう。マルチボードPCB設計は、形状、機能、能力の面での可能性を広げます。実際には、多くの製品がマルチボードシステムであり、複数のPCBを単一のパッケージやエコシステムに統合する必要性は、電子開発の特化された領域です。マルチボードシステムが単一のPCBを扱うよりも複雑な理由は何でしょうか？それは概念の難しさにあるのではなく、マルチボード間の接続がエラーを起こしやすいという事実にあります。さらに、手動でのレビューとバックチェックは時間がかかり、正直なところ、精度の面で望ましいものがありません。このような状況が発生するたびに、EDA業界はマルチボードシステムの接続性を簡単にチェックできる設計および検証ツールのホストで介入します。これらのツールが実際にどのように機能するか見たことがない場合、ここにそれらが機械的および電気的に解決する大きな問題のリストがあります。機械的側面コストをかけずにスペースを節約マルチボード設計は、エンクロージャー内の利用可能なスペースを効率的に使用するいくつかの興味深い方法を提供します。リジッドフレックスPCBのような他のオプションと比較して、マルチボードシステムは、PCBの製造コストとボード間接続のコストが低いため、コストが低くなる傾向があります。マルチボードシステムでこのスペース効率をどのように実現できるでしょうか？ここにいくつかのアイデアがあります：ヘッダーやメザニンコネクタを使用したボード間のスタッキングエンクロージャーの壁に沿った直角スタッキングエンクロージャー内の機械式レールを使用したボードスタッキングエッジコネクタを使用した低プロファイルの接続フレックスプリント回路（FPC）リボンを使用した奇妙な角度でのスタッキングや接続これらのスタッキングおよび接続技術はすべて、エンクロージャー内のZ次元を探索することを要求します。つまり、最低限、PCBとそのコンポーネントの標準的な3Dモデル形式を使用した3Dビジュアライゼーションツールが必要です。エラーチェックはどうでしょうか？明らかに、3D設計ツールを使用すると、ボードを好きなように配置できますが、それらが正しく、機械的干渉なしに適合するかどうかをどのように知ることができますか？ここで、これらの設計タスクを引き受けるためにMCADエンジニアを巻き込む時です。機械設計エンジニアと協力するマルチボードPCB設計では、自分の専門分野から一歩出て、機械設計エンジニアと直接協力する必要があります。機械設計エンジニアは、単に筐体を作成することを超えて、マルチボードシステム設計において非常に重要な役割を果たします。彼らの仕事は、電気レイアウトに影響を与えるいくつかの重要な設計タスクにまで及びます：ケーブルまたは配線の計画筐体内での機械的および電気的な組み立て順序の計画ボタン、コネクターなどのための筐体の開口部の決定製品内のコンポーネント間の衝突の特定アクティブまたはパッシブ冷却要素の組み込み

マルチボードPCBシグナルインテグリティ：完全ガイドマルチボードPCBアセンブリは、信号整合性のルールを守り、低EMIを確保しなければなりません。これら二つの側面は密接に関連しており、この包括的なガイドで説明されています。

Altium Designer Projects 組み込みシステムのアーキテクチャ：製品に複数のPCBがある場合組み込みシステムは、今日の技術主導の世界で至る所に存在します。インターネットに接続されたシェーバーであれ、複雑な自動車であれ、私たちが今日使用しているほとんどの電子デバイスの中心には組み込みデバイスがあります。1つまたは複数のマイクロプロセッサで構成される組み込みシステムは、複雑さをソフトウェアによって処理させることで、電子機器を簡素化することができます。組み込みデバイスが大きく複雑になるにつれて、プリント回路基板（PCB）も同様に大きく複雑になります。しばしばこれらのデバイスは複数の基板に成長し、当初意図されたよりも大きなアセンブリになることがあります。この記事では、複数のPCBで構成される組み込みシステムのアーキテクチャのトレードオフと考慮事項について見ていきます。複数のPCBシステムに関連する利点、設計上の考慮事項、および課題について説明します。なぜ複数のPCBを使用するのか？デバイスを単一のPCBに保つことが理想的な選択肢です（単純さとコストの両方のために）、しかし、設計目標を達成するためには、設計を2つ以上のPCBに分割する必要があることもあります。製品を複数の基板に分割したい理由のいくつかは以下の通りです：モジュラリティ: アセンブリを複数の基板に分けることで、必要に応じて製品の一部だけを交換できます。例えば、単一のPCBが故障した場合、システム全体に影響を与えることなく交換することができます。これは、正しく行われた場合、製造業者のコストと時間を削減することができます。スペースの最適化: 複数の基板にコンポーネントを分割することで、デザイナーはよりコンパクトで効率的なレイアウトを実現できます。パッケージングのために高さが問題にならない場合の、非常に長く狭い単一の基板と比較して、いくつかの短く積み重ねられた基板を考えてみてください。熱管理: 多くの熱を発生させるコンポーネントは、熱の放散を改善するために異なるPCBに分割することができます。アセンブリ全体にわたって熱を均等に分散することで、システムの信頼性を大幅に向上させることができます。スケーラビリティ: 複数のPCBを使用して設計することで、単一の基板で交換可能なインクリメンタルな機能追加が可能になります。全体のコンピューティングシステムを交換することなく、アップグレードされたセンサーやカメラを考えてみてください。これらの理由（およびその他）から、複数のPCBで構成されるアセンブリを設計することを考慮しますが、組み込みファームウェア側の課題も複雑さを持っています。複数のPCBアセンブリのための組み込み設計の考慮事項複数のPCBを使用する場合（該当する場合）のケースを確立した今、組み込みシステムをアーキテクチャする際の設計上の考慮事項を理解することが重要です。ハードウェアとソフトウェアの両方の観点から、単一の基板にすべてを載せるときにはあまり慎重に考慮しないニュアンスがあります。最初に頭に浮かぶべき考慮事項は、ボード間通信です。各ボードはどのようにして互いに通信するのでしょうか？どのような処理能力（もしあれば）が各ボードに存在するのでしょうか？もしかすると、1枚のボードが脳の役割を果たし、他のボードがセンサーの役割を果たしているのかもしれませんね。I2C、SPI、UART、Ethernetなど、慎重に伝送プロトコルを選び出す際には、伝送線、信号の整合性、そして最も重要な、ボード間コネクタを通じた信号の伝送も考慮しなければなりません。設計者にとって最悪なこと（そして信じてください、私もそこにいました）は、システム全体を設計し、製造業者からPCBを受け取った後で、クロック信号を1つや2つ見落としていたことに気づくことです。また、ボード間コネクタのスペアピンを確保することを忘れがちで、ピン数を最大限に活用しようと試みます。これは最終的に私たちを苦しめることになります。 Altium Designerのマルチボードアセンブリ機能のように、多数の通信ラインをPCB間でルーティングする際には、マルチボードプロジェクトを念頭に置いて設計することが必須です。また、特にマイクロプロセッサで電力バスを監視する場合、電力の分配方法についても考える必要があります。「脳」へのアクセスを容易にして、任意の壊滅的なイベントを監視できるようにしたいですが、スイッチング供給のノイズ、重負荷のための電力分配、そしてボード間コネクタのピンがその種の電力に耐えられるかどうかも考慮する必要があります。最後に、組み込みシステムのソフトウェア自体とは直接関係ありませんが、機械設計も重要な役割を果たします。プッシュボタン、タッチスクリーン、およびその他のユーザーへの物理的インターフェースは、マイクロプロセッサに接続されており、考慮されなければなりません。配線はマイクロプロセッサが入力にアクセスできるようにルーティングできるでしょうか？ボード間を通過する際の高速デジタル出力の信号整合性を考慮しましたか？これらは、組み込みデバイスを設計する際に考えなければならないことです。

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直感的なマルチボードシステム設計