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全日本学生フォーミュラ大会で3連覇を目指すGrandelfino 全日本学生フォーミュラ大会で3連覇を目指すGrandelfino 1 min Newsletters Grandelfino 2018年レーシングカー Judy Warner: 岸さん、本日はお忙しい中お時間を頂きありがとうございます！今回、日本から初めてのインタビューをすることができ大変嬉しく思います。岸さんは京都工芸繊維大学出身で、今年3回目の学生フォーミュラ大会で優勝を目指す Grandelfinoプロジェクトチーム の一員です。今回は日本語でのインタビューとなりますので、アルティウムのAPAC マーケティングマネージャーである高浜が取材をさせて頂くことになりました。 高浜: Judy、紹介ありがとうございます。岸さん、本日はプロジェクトに関するお話しいただく機会を頂戴しありがとうございます。早速ですが、チームがどのような活動をしているのか、チームがいつどのように結成されたのかを教えてください。 岸: 私たち、 学生フォーミュラプロジェクト”Grandelfino ” は年に一度開催されている「 全日本学生フォーミュラ大会 」に出場している京都工芸繊維大学のレーシングチームです。 大会に出場するために、毎年1人乗り・フォーミュラスタイルのレーシングカーを設計・製作しております。 チームは2005年に弊学自動車部の有志により結成され、以後12年に渡って大会に出場し続けてきました。 高浜 記事を読む
mmからmilへの単位の切り替え、およびその他PCB設計の測定設定 mmからmilへの単位の切り替え、およびその他PCB設計の測定設定 1 min Blog PCBレイアウトは、最終設計を正確に反映する必要があり、指定された単位尺度に従う必要があります。Altium Designer内では、回路が作成されている回路図だけでなく、PCBレイアウトで作業するときに単位を設定する簡単な方法があります。以下の簡略なガイドでは、回路図エディターとPCBエディターでmmからmilに切り替える方法を説明します。ユーザーはこれをライブで行うか (PCBレイアウトで作業しながら)、回路図とPCBの両方の環境設定ダイアログから行うことができます。 設計中に単位を切り替える最速方法 Altium Designerは、mmとmilの2つの単位から選択できます。これらは、ほとんどのコンポーネントデータシートと機械図面、およびPCB製造に使用される ガーバーファイルで使用される標準単位です。設計作業中にユニットを切り替えたい場合にこれを行う最速の方法は、PCBエディターと回路図エディターのどちらを使用しているかによって異なります。 回路図エディターの場合- [表示] --> [単位の切替]メニューオプションで単位を変更します。 PCBエディターの場合には、次の3つのオプションがあります。 キーボードの「Q」を押す キーボードで「V」を押した後に「U」を押す [表示] --> [単位の切替] メニューオプションを使用する PCBエディターの2つのホットキーオプションに加えて、Altium Designerは他の多くのホットキーを使用して膨大な数のタスクを自動化できます。 記事を読む
熟練のPCB設計者から次世代イノベーターまで 熟練のPCB設計者から次世代イノベーターまで 1 min OnTrack OnTrack Newsletter 2018年7月 第2巻第4号 Altium OnTrackニュースレターの7月号をお届けします! 「ロックスターとスーパーヒーロー」では、1969年から基板を設計し続けているベテランPCB設計者のBill Brooks氏へのインタビューをお届けします。 「次世代の設計者」では、ミュンヘン工科大学のWARR Hyperloopチームを紹介します。このチームは、2017年の第2回SpaceXハイパーポッドコンテストで優勝し、世界記録を更新しました！ OnTrackビデオシリーズは、Ben Jordanのマルチボード講座の第3回です。今回はシグナルインテグリティーおよびパワーインテグリティーの問題を中心に説明します。 Enjoy and always...stay OnTrack! Judy Warner judy.warner@altium.com Director 記事を読む
回路基板のデジタルライブラリ管理: 本棚以上の機能を備えた棚 回路基板のデジタルライブラリ管理: 本棚以上の機能を備えた棚 1 min Thought Leadership 「コンポーネント」という言葉を聞いたとき、IC、LED、抵抗、およびPCBの組み立てに使用するその他の電子的なハードウェアを思い浮かべるのは当然です。しかし、プリント基板設計ソフトウェアの点からみると、コンポーネントを詳しく記述する多くの情報があります。各コンポーネントには、関連付けられた記号、フットプリント、ピン配列、および基板設計CADが使用するその他のプロパティがあります。 市販の多数のコンポーネントを入手でき、またエレクトロニクス企業が新しいコンポーネントを開発する状況では、コンポーネントライブラリの管理は基板設計者の重要な任務の1つになります。設計者は通常、自分の設計で使用するために、フットプリントやシミュレーションモデルも含め、カスタマイズされたコンポーネントを作成します。 基板を設計から製造に移行できるようこの情報を1つにまとめるには、市販の最も優れた設計ソフトウェアが必要です。統合設計環境で作業すると、設計ソフトウェアはコンポーネントライブラリをシームレスに統合し、コンポーネントライブラリへの更新を回路図に簡単に反映できます。 デジタルライブラリの管理 ライブラリ管理は、 コンポーネント、サプライヤー、ライフサイクル、設計で使用する回路図などの管理を指す広義語です。市場には莫大な数のコンポーネントが出回っており、自分のライブラリにそれらのライブラリの情報を集める時間は誰にもありません。ユーザーに代わってこの情報を集めるソフトウェアを専門に開発する企業が多数あり、それによって生産性を上げ、より多くの時間を設計に費やすことが可能になります。 コンポーネントライブラリに含まれる情報は、部品番号の膨大なリストだけではありません。優れたコンポーネントライブラリには、関連する回路図シンボル、レイアウトのフットプリント、シミュレーションで使用するSPICEモデル、電気的特性などの情報が含まれている必要があります。これらのライブラリには、3Dビューワーで使用する3Dモデルも含まれます。これらの全情報を単一インターフェースでまとめると、設計プロセスが格段に効率化されます。 コンポーネントライブラリには、価格、リードタイム、適切な配置といった関連するサプライヤー情報も格納される必要があります。これにより、ユーザーは、部品リストと製造業者用の部品表の生成に必要な情報を入手できます。部品表生成ツールは、製造に移行する前に、設計から直接情報を取り出す必要があります。設計者は、回路基板のために、可能な限り効率的にビア、銅箔、およびコンポーネントを管理すべきです。 デジタルライブラリ管理は、コンポーネントおよび回路図のリストを管理するだけでは不十分です。ライブラリは、コンポーネントサプライヤーの情報やライフサイクル管理ツールと同期する必要があります。ライフサイクル管理ツールを使用すると、廃番になったコンポーネントを適切な代替品で置き換えるための必要な情報を入手できます。これらのツールは全て、別のモジュールとして切り離されているよりも、単一環境に統合されてその機能を最も発揮します。 問題の発生源の把握 基板設計CADによっては、よく使用する特定のコンポーネントのリストを含む新しいライブラリを作成できます。コンポーネントが1000個にまで増えたライブラリでは、異なるコンポーネントモデルを使用して動作するソフトウェアを使用していると、コンポーネントはほとんどシームレスには更新されません。デジタルライブラリは、ユーザーおよびユーザーの目的を考慮して、またライブラリが必要とするリソースおよび情報にアクセスできるよう作成される必要があります。 コンポーネントライブラリを、更新されたバージョンのソフトウェアに変換すると、ライブラリが破損する可能性があります。更新によって、 コンポーネントライブラリのファイル構成が変更される可能性があり、手作業でコンポーネントを構成し、更新しなければならなくなります。ソフトウェアパッケージによっては、ライブラリ管理に役立つコンポーネント情報システムが用意されていますが、アドオンとして購入する必要があります。そのような重要なツールは基板設計CADソフトウェアに備えられていて当然です。 ライブラリ管理は、ただ単に回路図のフットプリントやシンボルを更新するのではありません。設計を確実に最新状態に保つために、サプライチェーンの可用性やライフサイクルの情報を活用する必要があります。6か月前に作成したPCBのデータを開き、製造業者に成果物を送ったにもかかわらず、部品の半分は入手できないか廃番になっていることが判明した場面を想像してみてください。ライフサイクルの状態により、設計内で廃番になった部品を見つけて置き換えることができます。 統合されたデジタルライブラリ管理 統合設計環境での作業は、必要な全てのツールが単一のソフトウェアで提供されるというだけではありません。統合設計環境におけるデータ管理では、新しいコンポーネントの定義時に再利用できる統一されたコンポーネントモデルが使用されます。それらのコンポーネントモデルは、新しいコンポーネントのテンプレートとして機能し、設計およびライブラリに新しい機能を追加するために必要な時間を節約できます。 また、設計ソフトウェアは、コンポーネントライブラリとサプライチェーン情報を更新することで、生産性を向上させる必要があります。設計者は、コンポーネントの更新やサプライチェーンの情報を求めてインターネットを探し回るために時間を割く必要はありません。また、それらの重要な更新について、信頼できないサードパーティーのサービスに頼る必要もありません。さらに、統合設計環境により、ユーザーは更新を自分の回路図にシームレスに転送することもできます。 統合コンポーネントのフットプリントを修正する必要がある場合、PCB設計ソフトウェアは、フットプリントの変更を並べて表示し、比較を目視できるようにする必要があります。シンボル、ピン配列、回路図の変更も同様に簡単に比較できる必要があります。同様の考え方はコンポーネントテンプレートにも適用されます。これにより、組織の全員が、ライブラリ内のコンポーネントの変更にアクセスできるようになります。 多くのコンポーネントは、静電容量、実装スタイル、定格電圧などの共通のプロパティを共有します。高度なコンポーネント管理ツールを使用して作業している場合、それらのプロパティを各コンポーネントに、単一インターフェースで簡単に割り当てることができます。プロパティを各コンポーネントに個別に追加できるほか、Parameter Managerのコマンドを使用して、複数コンポーネントにプロパティを追加することもできます。回路基板およびデジタルライブラリは、効果的なコンテンツを作成し格納できるよう管理できます。 記事を読む
リジッドおよびリジッドフレキシブルPCBのレイヤスタックアップ リジッドおよびリジッドフレキシブルPCBのレイヤスタックアップ 1 min Thought Leadership 多層PCBの構築は、レゴで建物を作るのと似ています。部品は全て簡単に組み合わせられますが、設計としてまとめるには、従うべき指示があります。最近は、シングルレイヤや、トップレイヤとボトムレイヤの組み合せは、最も単純なPCBでのみ使用されます。マルチレイヤのPCBは、今や例外ではなく標準です。製造業者は最高30層のPCBを組み立てることができます。それらの基板におけるレイヤスタックアップの方法は、実際に適用するさまざまな場面で重要です。 PCB設計者は、回路基板の作成方法における変化に対応すべく設備を整える必要があります。PCB設計者の主な設備とは何でしょうか? 言うまでもなくCADツールです。どのようなプリント基板も、後方支援のため、強力にサポートしてくれるPCB設計ソフトウェアが必要になります。これは、デザインルールの把握がやや難しい、フレキシブルおよびリジッドフレキシブル回路ではなおさらです。レイヤスタックに振り回されず、今後もフレキシブル回路基板のプリントを円滑に行いましょう。 マルチレイヤのスタックアップ方法 理想の世界では、レイヤスタックアップの方法は、EMIおよびクロストークを完全にブロックするようにトレースとGNDプレーンを配置でき、フレキシブルおよびリジッドフレキシブル設計に適応できるはずです。例えばルームの温度を過度に熱することはないでしょう。明らかにそれは無理な注文です。あらゆる要件を完璧かつ同時に満たすことのできるスタックアップの方法はありません。 ピン密度が高い基板は一般に、より多くの信号層を必要とします。また、標準的なPCBに含めるべきレイヤの数に関する一般的なガイドラインがあります。レイアウト中の配線密度に応じて、いくつかの信号層は不要で削除可能であることに気付くかもしれません。適切なレイヤ数が決まったら、EMIとクロストークへの影響に注意しながらレイヤを配置する必要があります。 典型的なマルチレイヤスタックアップは、信号層とパワー/GNDプレーンが交互に配置されます。各レイヤは、絶縁体コアまたはプリプレグによって仕切られます。推奨されるスタックアップの配置は、基板のレイヤ数によって異なりますが、レイヤ間のEMIとクロストークを抑制するため、上記のガイドラインを必ず守ってください。熱問題に対応するには、マルチレイヤ基板にもかかわる可能性のある設計上の考慮が必要です。 アナログおよびデジタル要素を持つデバイスは、マルチレイヤスタックアップに別々のGNDレイヤを使用する必要があります。2つのGNDプレーンは1点でのみ接続してください。同じことが、アナログおよびデジタル信号層にも当てはまります。アナログおよびデジタル信号層を分けて1点でのみ接続することは、ノイズ結合を回避できるよい方法です。ほかに、GNDにシングルレイヤを使用してGNDプレーンをデジタル部分とアナログ部分に分割する方法があります。 フレキシブル回路基板では、配線はそれほど問題にする必要はありません アナログおよびデジタルの信号層をそれぞれのGNDプレーンで分けるのは、 EMIを回避するよい方法です。アナログおよびデジタル信号層の間にGNDプレーンを配置すると、2つのレイヤの間に効果的なシールドを作ることになります。アナログGNDプレーンはアナログ信号層に隣接して配置する必要があります。デジタル信号層も同様です。これにより、各信号層は、それぞれのGNDプレーンにリターン電流のみを誘導します。 リジッドフレキシブルスタックアップ リジッドフレキシブルPCB設計にいったん取り組んだら、リジッド基板と同様のスタックアップを使用してフレキシブルリボンを定義する必要があります。フレキシブルリボンは、それが接続する基板より薄く、リジッド基板の内側のレイヤと同じスタックアップ構造でなければなりません。フレキシブルリボンは通常、基板間の信号を伝達する必要があります。また、GNDリターン接続が必要です。 パワープレーンまたはGNDプレーンをフレキシブルリボンを越えて拡張するつもりであれば、クロスハッチ銅箔を使用します。クロスハッチにより、純銅箔フィルムや銅箔での柔軟性が向上します。クロスハッチ銅箔は、フレキシブルリボンの信号層に シールドが必要な場合も使用する必要があります。 フレキシブルリボンに直接コンポーネントを配置する予定がない場合は、そのリボンのカバーレイの下に信号層が直接配置されている必要がありません。カバーレイの下に信号層があれば、SMTコンポーネントをリボンに直接配置できます。これが一般的な設計方法になりつつあります。 半田ランドは、カバーレイの信号層に直接配置される必要があります。カバーレイは、SMTコンポーネントが信号層にアクセスできるようパンチで穴が開けられる必要があります。必ず、自分の設計に対応してもらえることを 製造業者に確認してください。これらの機能やコンポーネントを曲げ領域に配置することは常に避け、コンポーネントの長手方向が曲げと平行になるようコンポーネントを配置します。 SMTコンポーネントはフレキシブルリボンにより効率的に管理できます リボンにコンポーネントを配置する別の方法として、ボタンメッキがあります。信号層はスタックアップのカバーレイの下に配置される必要があります。カバーレイにパンチで開けられた穴は、信号層へのアクセスにも使用されます。スルーホールビアが実装パッドに配置され、ストラクチャは特定の厚さまでメッキされます。ビアの穴が開いたままの場合は、スルーホールコンポーネントをフレキシブルリボンに配置できます。 記事を読む
制御インピーダンスルーティングのためのPCB設計ガイドライン PCBルーティング中の制御インピーダンスに関するPCB設計ガイド 1 min Thought Leadership 1831年6月、サー・ジェームズ・クラーク・ロスはカナダ北部のブーシア半島で北磁極を発見しました。しかし、「発見」という言葉が示すように、北磁極が静止しているかのように思われがちですが、実際には北磁極と南磁極は絶えず移動しています。地球の磁場は時間とともに変化し、その変化が起こると、極の位置も移動します。年間55kmの移動速度を考えると、「極急行」という新たな意味が出てくるかもしれません。 しかし、PCB内での信号の伝達を考える際には、一方の極から他方の極への移動にかかる時間、費用、エネルギーを心配する余裕はないかもしれません。トレースのルーティングやトレース幅は重要ですが、回路基板のグラウンドプレーン上のトレースは、差動インピーダンスの追跡を難しくすることがあります。トレースや制御インピーダンスのルーティングにおいて、PCB設計ソフトウェアを最大限に活用する方法を学ぶことが役立ちます。 複雑なインピーダンスの探求 インピーダンスに関して、「極性」という概念は異なるタイプの探求を意味します。複素インピーダンスは、多成分AC回路を扱う上で重要なツールです。これらの回路における電圧や電流を正弦と余弦で表す代わりに、インピーダンスを複素指数またはとして表現できます。インピーダンスは、特定の周波数での単一の複素指数に対する電圧/電流比として機能します。 そこから、個々の回路要素のインピーダンスを純粋または実数の虚数として表現できます。これにより、理想的なインダクタの純粋に虚数のリアクティブインピーダンスは次のようになります： 一方、理想的なキャパシタの純粋に虚数のリアクティブインピーダンスは次のように現れます： 純粋または虚数への移行には、実軸に沿った抵抗を持つ複素平面の使用が必要です。ここで、キャパシタとインダクタのリアクタンス値は虚数となります。虚数のインピーダンスはインピーダンスのリアクティブ成分を提供し、リアクタンスによって発生する位相の変化を評価することを可能にします。 RLおよびRC成分の直列組み合わせでは、ベクトルの成分として成分値を加算できます。複素数として、これらの値は抵抗と同じ単位を持ちます。 複素インピーダンスの極形式 RL回路とRC回路の複素表現の極形式は、電圧と電流の振幅と位相の関係を示す二次元座標系として現れます。平面上の各点は、基準点からの特定の距離と基準方向からの特定の角度にあります。基準点は極として機能し、基準方向における極からの光線は極軸を指します。極からの距離は半径または極座標であり、角度は極角を表します。 極形式では、複素インピーダンスの大きさは電圧振幅と電流振幅の比と等しくなります。複素インピーダンスの位相は、電圧よりも電流の位相シフトと等しくなります。方程式の形では、インピーダンスは次のように現れます： 大きさは電圧差振幅と電流振幅の比を表し、引数Ɵは電圧と電流の位相差を与えます。一方、は虚数単位を表します。複素インピーダンスの極形式を使用すると、インピーダンス量の乗除が簡単になります。 制御インピーダンスPCBルーティングのためのトレースを計画できることが必要です PCBインピーダンスコントロール 複素インピーダンスとその極形式に関する非常に簡潔な議論は、 インピーダンスの計算に伴う数学的な複雑さと、PCB設計におけるインピーダンス制御に遭遇する困難な問題の両方を強調しています。多層の高周波回路は、伝送線として機能する多数のビアと分岐を含んでおり、ソースと負荷の間でエネルギーの反射が発生する可能性があるため、問題はさらに困難になります。回路のタイプや複雑さに関わらず、信号経路に沿った全てのインピーダンスが一致する場合にのみ、最大の信号伝送が発生します。 回路基板の設計に最良の実践を用いることで、トレースが適切に配線され、インピーダンスが適切に一致するようにすることができます。ソースの出力インピーダンス、トレースのインピーダンス、および負荷の入力インピーダンスを一致させるには： コンポーネントのインピーダンスを一致させる トレースの特性（長さ、幅、厚さなど）を測定する 所望のインピーダンスを達成するためにマイクロストリップを使用する 記事を読む
管理が面倒な回路図設計を体系的に整理する方法 管理が面倒な回路図設計を体系的に整理する方法 1 min Thought Leadership 私の息子は6歳ですが、自分のおもちゃや私物の整理が非常に得意です。同じ年頃、私自身は自分の持ち物は全て大きな収納ボックスにまとめて放り込んでいました。一方息子は、異常なまでの整理整頓の才能があります。息子の細部に至るまでの細心の注意は、場合によっては少々ストレスですが、私は常に遊び場の整理整頓を息子に任せられる、ということを意味します。 プリント基板設計においては、自分のプロジェクトを引き継ぐハードウェア設計者が必ず容易に作業を進められるよう、回路図ドキュメントを同一レベルで整理して表示する必要があります。誰も回路図を理解できないという理由で常に電話やメールに悩まされるのは、最も避けたい状況です。 回路図設計の基本 電子回路設計の多くの記事は、 電磁干渉（EMI）の低減や高速設計など、基板レイアウトのベストプラクティスについて論じています。ですが、基板に最初のネットの配線を開始する前であっても、正しい回路図を用意する必要があります。実際は、回路図設計は基板設計で最も見落とされがちなところです。 ハードウェア設計を開始している場合、おそらく、完成した回路がどのようになるか、大まかなアイディアはあります。回路図設計の一般的な方法は、 マイクロコントローラーのような主要コンポーネント、メモリーチップ、特殊機能の集積回路（IC）などの配置から開始します。それに続き、コンポーネントを接続する前にパッシブコンポーネントを配置します。 次に回路図を基板レイアウトにエクスポートします。基板レイアウトには、対応するフットプリントが、相互接続したネットとともに表示されます。基板で適切な接続を生成する回路図設計は重要に思われます。しかし実際には、回路図設計は適切に整理して容易な理解と再利用を確実にする必要があります。 回路図設計を整理する方法 回路図の整理は、習慣と、使用しているプリント基板設計ソフトウェアの機能の組み合せです。以下は、私が通常回路図を整理している方法です。 1. 回路図シートを機能ごとに分ける コンポーネントが比較的少ない、シンプルな設計では、1枚の回路図シートで回路全体を作成することは理にかなっています。ただし、何百ものコンポーネントを使用する複雑なハードウェア設計に取り組んでいる場合、1枚の回路図シートに全てが詰め込まれたら、むしろどうしようもありません。 その代わりに、上図のように異なる機能に対して異なる回路図シートを作成することをお勧めします。これにより、個々のシートの回路図がより管理しやすくなるだけでなく、新しい設計で簡単に再利用できるようにもなります。 整列して表示された回路図ドキュメント 2. デジグネータのシステムを作成する デジグネータは、場合によっては、回路図内でコンポーネントをすばやく相互参照させる便利な方法になります。数百ものコンポーネントの中で、1つのコンデンサーを見つけたり削除したりする場合、デジグネータシステムの使用はとても助かります。 私の回路図では、デジグネータは、コンポーネントのタイプ、それが属しているシートの番号、シート自体のコンポーネントインデックスを表すよう作成されています。例えば、D0512は、5番目の回路図シートのダイオードを表し、12番目の類似コンポーネントです。コンポーネント数の一般的な概算として、回路図シート下部に各コンポーネントの数の範囲を一覧表示することもできます。 3 記事を読む