PCB設計に必要な基本ツール
家を建てるのもPCBを作るのも、道具箱に適切な道具が必要です。すべての設計者は、コンポーネントの配置にCADツールを持っている必要がありますが、コマンドラインベースのCADソフトウェアでも正確なコンポーネント配置が可能です。現代の電子デバイスがあらゆるレベルで複雑になるにつれて、設計者は重要な設計作業を迅速に進めるのに役立つツールが必要です。
適切なPCB設計ツールのセットを選択するには、いくつかの可能性のあるオプションを比較検討する必要があります。市場にはさまざまな機能を持つソフトウェアパッケージが多数あり、誰もがすべてのソフトウェアパッケージの無料トライアルを試す時間はありません。これらの設計プラットフォームの中には、20年前と同じ時代遅れのワークフローを使用しているものもあります。これを踏まえて、設計者がPCB設計ソフトウェアに必要とするいくつかの重要なツールを見てみましょう。
回路図設計とキャプチャ
電子回路図は、家の基礎のようなものです。ボード上に配置するすべてのものは、この基礎文書に基づいています。この重要な文書は、ボードに必要なコンポーネント、それらがどのように接続されているか、電源とグラウンドの接続位置を示しています。適切な回路図エディターを使用すれば、レイアウトを簡単に計画し、ボードに注釈を付けることができます。
スキーマティックエディタを使用すると、ボードを整理できますが、設計が複雑になり始めると、単一のスキーマティックで作業するのが扱いにくくなります。ボードに複数の機能を含め始めると、階層的なスキーマティックで作業することで、物事を整理できます。これにより、コンポーネントを機能ブロックにどのように適合するかに基づいて異なるスキーマティックに分けることができ、スキーマティック間の親子関係を定義できます。
マルチチャネルPCB設計ツールを使用することは、整理された状態を維持するだけでなく、階層的なスキーマティック内のコンポーネントのグループを簡単に複製することを可能にします。初期レイアウトとしてスキーマティックをキャプチャすると、これらの複製されたコンポーネントのグループは新しいボードに転送されます。その後、コンポーネント間でトレースのルーティングを開始し、電源およびグラウンド接続を配置できます。
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階層的なスキーマティックは、PCB内の異なるブロック間の関係を定義するのに役立ちます
ルーティング機能
回路図が初期レイアウトとして取り込まれると、CADツールがコンポーネントの配置やトレースのルーティングを支援する準備が整います。ルーティングは、ボード上のコンポーネント間の物理的な接続を定義する重要な作業です。シンプルな設計では、各接続を手作業でルーティングし、レイアウトを設計ルールと照らし合わせてチェックするのは簡単なことです。しかし、ボードが複雑になり、必要な相互接続の数が増えるにつれて、ルーティングプロセスを自動化できるツールは膨大な時間を節約してくれます。
オートルーターとインタラクティブルーターの利点に関する議論は永遠のようです。差動ペアを含まず、多数の信号ネットや相互接続上のビアの数に制約がないシンプルなボードでは、オートルーターでもまともなレイアウトを生成できます。これらの場合、適切なルーティング戦略を定義できれば、オートルーターがより良いレイアウトを生成することに注意してください。
ここで、オートインタラクティブルーティングが重要なPCB設計ツールとなります。オートインタラクティブルーターは、オートルーターとインタラクティブルーターの最良の側面を組み合わせます。特定の信号ネットの相互接続に沿って手動でウェイポイントを定義でき、ツールは自動的にソースコンポーネント、これらのウェイポイント、および負荷コンポーネント間のネット内のトレースをルーティングします。
クラス最高のインタラクティブ配線
どんなに複雑なプロジェクトでも手動による配線時間を短縮できます。
このタイプのレイアウトを作成することは、自動対話型ルーターを使用するとはるかに簡単です。
信号完全性と電力供給分析
信号完全性に関して言えば、現代のデジタルICは非常に高速で切り替わるため、ほぼすべての設計者にとって信号がクリーンな状態を保つことが重要な考慮事項となります。信号完全性を確保するには、特定のアプリケーションに適した適切なレイヤースタック、トレースの形状、およびグラウンドプレーンを設計することが本当に必要です。これらはすべて、CAD、ルーティング、およびボード設計ツールのタスクです。
適切な信号完全性パッケージを使用すると、異なるネットでの反射とクロストークの波形を調べることができます。これにより、終端が必要なタイミングと、異なるトレースで使用すべきマッチングネットワークを決定するのに役立ちます。
電力供給と熱管理に関しては、電力供給ネットワークアナライザー（PDNA）を使用することで、トレース、電力およびグラウンドプレーン、ビア全体のIR損失を特定できます。PDNAは、直感的な出力形式を使用して電圧および電流密度の結果を生成する必要があります。最高のツールは、対話型のカラーマップを表示し、潜在的な電力熱問題や過度のIRドロップについてボードを視覚的に検査できるようにします。
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PCB全体の電力供給を示すカラーマップ
ルール駆動エンジンに基づいたPCB設計ツール
PCB設計で最も重要な部分は、設計が基本的な設計ルールに準拠していることを確認することです。設計機能は、レイアウトを作成する際にこれらのルールに対して設計データをチェックし、問題を迅速に特定して必要に応じて修正できるようにするべきです。設計ルールは、CADやルーティング機能の機能を制約することもでき、設計における重要な基準を遵守するのに役立ちます。
他のPCB設計パッケージでは、これらの重要な機能を異なるプログラムに分けており、プログラム間を移動する際にデータをエクスポートして再インポートする必要があります。新しいバージョンがリリースされたときに複雑な回避策を考え出さなければならず、古いデータが突然アクセスできなくなるリアルなリスクがあります。この環境のワークフローとインターフェースは、設計ツール間で一貫性がなく、学習曲線を悪化させ、設計の生産性を低下させます。
Altium Designer®は、ここで説明されている重要な機能すべてと、それ以上の多くの機能を統合されたルール駆動型の設計プラットフォームで提供します。これらのPCB設計ツールすべてに、単一のプログラムでアクセスできます。Altium Designerについてもっと知りたい場合は、無料トライアルをダウンロードして、業界最高のレイアウト、ルーティング、シミュレーション機能にアクセスしてください。今すぐAltiumの専門家に話を聞いて、さらに詳しく学びましょう。
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