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

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。

• 最高のPCBインピーダンス制御計算機は、ラミネート材料の分散を考慮に入れることができ、広い周波数範囲にわたって非常に正確なインピーダンス計算を提供します。

  FR4ラミネートおよびその他のPCB基板における分散についてもっと学びましょう。

• Altium Designerのレイヤースタックマネージャーには、制御インピーダンスルーティングを確実にするために必要なインピーダンス計算ツールが含まれています。

  Altium Designerでレイヤースタックマネージャーを使用する方法についてもっと学びましょう。

高速PCB設計およびルーティングは、インピーダンス制御を可能にするPCBスタックアップの作成から始まります。

正確なインピーダンス制御ルーティング

インピーダンス制御に必要なPCBトレース幅を計算したら、ルーティングツールはその幅をPCBレイアウトに自動的に適用する必要があります。ほとんどの設計ツールはこれを手動で行う必要があり、正確性を保証することが難しくなります。インピーダンス制御されたインターコネクトを最も迅速に作成する方法は、ルール駆動型の設計エンジンを備えた最高のルーティングツールセットを使用して、インピーダンス目標が達成されることを確実にすることです。

Altium Designerのルール駆動型設計エンジンはまさにこれを行い、他のインピーダンス計算機は計算結果を直接ルーティングツールに渡すことができません。高速ルーティング機能が自動的にPCB設計データを取り込み、インピーダンス目標を設計ルールとして適用できる場合、制御インピーダンスルーティングははるかに簡単で正確になります。

Altium DesignerでPCBインピーダンス制御を保証

間違った結果を出す計算機を使うリスクを冒す代わりに、Altium Designerのインピーダンス制御ルーティングツールセットを使用してください。高速PCB設計におけるAltium Designerの力は、統合されたインターフェースから来ており、PCBルーティングツールは統合されたフィールドソルバーから直接データを取得し、それを使用して設計ルールとして制御されたインピーダンス値を設定します。このタイプのアプリケーションを使用すると、レイアウトを作成する際にPCBインピーダンス制御を簡単に保証できます。

• インピーダンス制限を設計ルールとして設定するのは、Altium Designerの統合インピーダンス計算機とインタラクティブルーティングツールを使用すると簡単です。

  Altium Designerのインタラクティブな制御インピーダンスルーティング機能についてもっと学びましょう。

• Altium Designerのルーティングツールを使用すると、サーペンタインやスイッチバックルーティングのような長さマッチング構造を適用できます。

  長さマッチングを伴う制御インピーダンスルーティングについてもっと学びましょう。

• 考慮する必要がある他の重要な高速ルーティング制約もあり、Altium Designerはこれらすべて、そしてそれ以上を満たすのに役立ちます。

  高速PCBルーティングルールと制約についてもっと学びましょう。

Altium Designerのルール駆動型設計環境では、高速インターコネクトにインピーダンスプロファイルを適用できます。

あなたのソフトウェアがPCBインピーダンス制御計算をどのように使用するか

制御インピーダンス設計が難しくなくても、単一のプログラムで最高のルーティングとレイアウト機能を持っていれば問題ありません。高品質のPCBレイアウトを作成するには、生産性を維持するのに役立つ正しい設計エンジンから始める必要があります。

Altium Designerのルール駆動型設計エンジンは、制御インピーダンスのルーティングとレイアウトに必要なすべての設計ツールを単一のアプリケーションに統合します。Altium Designerの真の強みは、基本的および高度な設計ルールに対してレイアウトをチェックするルール駆動型設計エンジンです。これにより、高い精度と設計要件への適合性が確保されます。

制御インピーダンス設計に必要なすべて

高品質のPCBレイアウトを作成する必要がある場合、異なるベンダーからの複数のツールを組み合わせた設計プラットフォームに満足してはいけません。設計、レイアウト、コンポーネント調達、製造に必要なすべてがAltium Designerの統合環境にあります。Altium Designerで生産性を維持し、超高精度のインピーダンス制御ルーティングを確保できます。

• Altium Designerには、単純な回路基板から高速PCBまでを設計するために必要なすべてが含まれています。

  Altium Designerの統合設計環境についてもっと学びましょう。

• Simberianの統合フィールドソルバーは、Altium Designerのレイヤースタックマネージャーと直接連携し、設計者に正確なインピーダンス計算のための統合ツールを提供します。

  Altium DesignerでのSimberianの統合フィールドソルバーについてもっと学びましょう。

• プロジェクトを他のPCB設計者や製造業者と共有する準備ができたら、Altium 365を使って、Altium Designerまたはウェブ上で回路基板の設計と生産データを即座に共有できます。

  Altium 365でPCBプロジェクトデータを共有する方法についてもっと学びましょう。

Altium Designerで、インピーダンス制御された高速PCB設計を簡単にレイアウトしましょう。

PCBのインピーダンス制御は難しくあるべきではありません。外部の計算機を試す代わりに、Altium Designerのスタックアップ設計、インピーダンス計算、インタラクティブルーティング機能の完全なセットを使用してください。高周波システムを設計し、製造の準備をする際に、Altium Designerを使用して生産性を保つことができます。

Altium Designer on Altium 365は、これまでソフトウェア開発の世界に限定されていた前例のない統合を電子業界に提供し、設計者が自宅で作業し、前例のない効率レベルに達することを可能にします。

Altium DesignerをAltium 365で使用することの可能性については、まだ表面をかすめただけです。製品ページでより詳細な機能説明を確認するか、オンデマンドウェビナーのいずれかをご覧ください。