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Altium DesignerでスキーマティックからPCBまで、ステップバイステップでガーバーファイルを生成する Altium DesignerでPCBガーバーファイルを作成する手順 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 CAMジョブに最適なアプローチをお探しですか？Altium Designerを使用して、回路基板レイアウトからPCB Gerberファイルを作成する方法を学びましょう。AltiumのCAMツールを使用すると、迅速にPCB Gerberファイルを作成できます。 記事を読む
PCB設計におけるGPSアンテナ：もう迷わない PCB設計におけるGPSアンテナ：もう迷うことはありません 1 min Thought Leadership 子供の頃、祖父と一緒に狩猟旅行に行くとき、私たちは森の中で迷わないようにかなり大きなGPSナビゲーターを持って行きました。それは上部に巨大なアンテナが突き出ており、そのバッテリーは数時間以上持つことはありませんでした。20年を経て、PCB設計にGPS機能を含めることがこれまで以上に簡単になりました。 多くの新しい消費者向けデバイスには、GPS PCBアンテナモジュールが設計に含まれています。GPSやRF設計の経験がない場合でも、製品にGPS機能を成功裏に統合するためのいくつかの設計ルールがあります。プロセスの最初のステップはGPSモジュールを選択することですが、モジュールを選択して設計フェーズを開始する前に考慮すべきいくつかの要因があります。GPSパッチアンテナがあなたに適していますか？GNSSアンテナやセラミックパッチアンテナはどうでしょうか？ アクティブ対パッシブGPSアンテナ GPS PCBアンテナには、アクティブとパッシブの2種類があります。アクティブアンテナには、モジュールに低ノイズアンプ（LNA）が組み込まれていますが、パッシブアンテナにはアンプが含まれていません。アクティブアンテナは独自のボードに乗り、同軸ケーブルでプリント基板に接続します。 一部の受信機には、どちらかのタイプのアンテナがあらかじめ同梱されています。また、出力を50オームのインピーダンス放射パターンに合わせる受動マッチングネットワークを含むこともあります。アクティブアンテナは、LNAが出力信号のノイズレベルを維持することで、より高い感度を実現するというパフォーマンスの利点があります。 統合GPS受信機 PCB上の受動アンテナもLNAを使用すべきですが、受信機からLNAへの信号が移動する際に劣化することがあります。LNAは出力信号のノイズを減らすように設計されていますが、追加のノイズは全体の感度を低下させます。外部LNAが必要な受信機を使用する場合、LNAへの信号トレースは、可能な限り外部EMIや クロストークから遮蔽または隔離されるべきです。 PCB設計におけるGPSアンテナ PCBにGPSアンテナを使用すると、 混合信号の領域に入ります。EMIやクロストークによってアンテナ入力で導入されたノイズは、信号品質を劣化させ、アンテナ信号を完全にブロックする可能性さえあります。アンテナ信号は、他のコンポーネントから適切に隔離されていない場合、グラウンドプレーンノイズの影響も受けやすいです。 他のコンポーネントが適切に隔離またはシールドされていない場合、GPSアンテナとレシーバーはこれら他のコンポーネントの信号を劣化させる可能性があります。場合によっては、最悪のノイズの原因はレシーバー自体、特にレシーバーが内蔵アンテナを持っている場合です。レシーバーと他のコンポーネント間のクロストークは、適切な シールドを含める必要性を強調します。 LNAからGPS信号を抽出するためにはフィルタリングが必要です。これは現在、LNAとレシーバー入力の間に表面弾性波（SAW）フィルターを配置することによって行われています。SAWフィルターは、GPSアプリケーションで見られるような1GHz以上の高周波数をフィルタリングすることを可能にします。SAWフィルターを使用せずに、他のノイズからGPS周波数を抽出することは不可能です。 シールド、グラウンディング、およびルーティング GPSアンテナ/レシーバーから出力される信号は、既にノイズフロアよりも最大20dB低くなっています。他のアプリケーションでは許容されるかもしれない微細なノイズ信号が、あなたのGPSレシーバーからの信号を簡単にブロックする可能性があり、あなたのGPS対応デバイスが適切に機能するためには、適切なルーティング、シールド、およびグラウンディングが必要です。 通常、メインのPCBを機能ブロックに分割する場合、各ブロックに独自のグラウンドプレーンを設けるべきです。それから、グラウンドループを防ぐために、グラウンドプレーンを スタートポロジーでメインのグラウンドリードに戻すようにルーティングします。GPSレシーバーを囲むグラウンドプレーンの大きなサイズ要件は、特にモバイルデバイス上でこれを難しくすることがあります。 記事を読む
デュアルバンドPCBアンテナ設計：EMIを適切に管理する デュアルバンドPCBアンテナ設計：EMIを適切に管理する 1 min Thought Leadership 1980年代以前に生まれた方なら、あの古いレンガのような携帯電話とその巨大なアンテナを覚えているかもしれません。現在に早送りすると、ほとんどの人は自分のスマートフォンにアンテナがあることさえ気づいていません。提案されたアンテナデザインは80年代から大きく進化し、新しいアンテナは複数の周波数帯で送受信できます。 モバイルおよびIoT業界が進化を続けるにつれて、電子デバイスはデータを送受信するために無線通信プロトコルを使用し続けます。これらのデバイスは、その仕事を行うために複数の周波数帯で通信する必要があり、新しいアンテナデザインはPCBに引き続き登場します。デュアルバンドアンテナは、単一のモジュールに2つのアンテナを詰め込み、PCBレイアウトで貴重なスペースを節約するのに役立ちます。 PCB内のデュアルバンドアンテナ デュアルバンドアンテナは、2つの異なる周波数帯で送受信できるアンテナです。これらのアンテナは、個々のアンテナの能力に応じて、これらの異なる周波数で個別にまたは同時に動作することができます。標準の全方向性アンテナデザイン、例えばモノポール、ダイポール、またはスロットアンテナは、デュアルバンド放射を示すように変更することができます。 ダイポールアンテナモジュールを搭載したPCB PCB上で利用可能なデュアルバンドアンテナは、2.4 GHzと5.8 GHzで動作できます。このタイプのアンテナは、デバイスが異なるIEEE標準に従って動作させ、WiFiを超えた通信能力の範囲を拡大することを可能にします。一部の携帯電話は、WiFiとは別のデュアルバンド通信を使用しています。 既製のアンテナモジュールを選択するのではなく、デュアルバンドアンテナをデバイスに簡単に統合できます。統合アンテナはPCB上に直接印刷でき、外部アンテナモジュールと比較して製造および組み立てコストが低くなります。外部デュアルバンドアンテナモジュールはそれ自体のPCB上に印刷されているため、独自の統合アンテナを設計して印刷することで、より小さな フォームファクターを維持できます。 印刷アンテナの設計が得意でない場合、小さなフォームファクターを維持するもう一つのオプションは、レイアウトに セラミックチップデュアルバンドアンテナを使用することです。これらのチップは低コストで、多くの周波数オプションが利用可能です。また、50オームでインピーダンスマッチされており、業界標準を満たし、高い線形利得を持っています。 印刷デュアルバンドアンテナ PCB上に直接デュアルバンドアンテナを印刷することは挑戦的であり、考慮すべき設計の側面がいくつかあります。 高速設計ガイドラインに従う必要がある高データ転送率を持つデバイスがあります。 もしデバイスが広い温度範囲で動作する場合、体積の膨張/収縮がアンテナの共振周波数を変える原因となります。これは意図したキャリア周波数での送受信される電力を変えます。 小さい熱膨張係数を持つ金属を使用すれば、体積変化を最小限に抑えることができます。金属とトレースの熱膨張係数をボード材料のそれと一致させることが重要です。大きな不一致は極端な温度での剥離や破断につながる可能性があります。 ジオメトリを決定し、設計を計画したら、インピーダンスを合わせる必要があります。市販のアンテナのほとんどは既に2.4 GHzで50オームのインピーダンスにマッチしていますが、カスタムアンテナでも同じことをする必要があります。アンテナとそのドライバー/レシーバー間のインピーダンスの不一致は、2つのインダクタと2つのキャパシタを使用して補償することができます。 アンテナのインピーダンスマッチングには、スミスチャートの基本的な理解が必要です。簡単に言うと、スミスチャートはアンテナと負荷の間の正確なインピーダンスの不一致を視覚化するのに役立ちます。インダクタとキャパシタの配置は、アンテナと負荷インピーダンスの正確な不一致に依存します。 記事を読む
2層のPCBのGNDプレーン 2層のPCBのGNDプレーン 1 min Thought Leadership 私が若くてハングリーな大学院生だった頃、最初に設計したPCBは、いくつかのセンサーからアナログ信号を収集するためのものでした。測定結果の電圧グラフを見ると、ノイズレベルがひどく、測定しようとしていた信号が完全にマスクされていました。私がすぐに気付いたのは、GNDプレーン接続で完全に失敗し、GNDループによって信号が歪められているということでした。 GNDプレーンの配置とGND接続の配線は、2つ以上のレイヤを持つPCBの設計において最も重要な手順の1つです。これらを正しく行うことで、EMI、クロストーク、GNDループを抑制できます。これらのノイズ源は信号の整合性を劣化させますが、GNDプレーンを正しい手法で設計すると、デバイスの最大性能を保証できます。 それでは、GNDプレーンはどこに配置するべきでしょうか? PCB設計を始めたばかりの人は、GNDプレーン、EMI、配線などの用語をよく耳にすると思います。最初に設計するPCBは、おそらく2層の基板でしょう。これらの用語は確かに簡単に定義できますが、これらを全て組み合わせ、高品質のPCBを設計するにはどうすればいいのでしょうか? 2層のPCBでは、GNDプレーンは一般に基板の最下位レイヤで、信号のトレースと部品は最上位レイヤに配置されます。リターントレースを基板に配置し、各トレンドを電源のGNDリードに送る代わりに、信号をGNDプレーンに配線するほうが便利です。 これには、いくつかの理由があります。まず、リターン信号がGNDプレーンを通過する場合、リターン信号は対応する信号トレースと可能な限り近くを通るようにします。これにより、電気的信号を含む回路のループ領域が最小化されます。信号トレースとリターンとの間の距離が小さければ、回路ループはEMIやクロストークの影響を受けにくくなります。 正しい配線手法によりEMIを防止する 最大の性能を実現するGNDプレーンの設計 PCBレイアウトのGNDプレーンを配置するときは、トレースと電子部品の場所に注意する必要があります。一部の設計者は、最下位レイヤの全体にGNDプレーンを配置してから、電子部品を含む部分だけ削除する方法を使う傾向があります。この方法では、GNDプレーンで電子部品の周囲に伝導性のリングが形成され、問題を引き起こすことがあります。 この場合に引き起こされる問題は、GNDプレーンが部品の周囲にリングを形成すると、GNDプレーン自体が EMI干渉を受けやすくなることです。GNDプレーンに閉じた伝導性のリングが存在すると、コイルの働きをし、外部の磁場によってGNDプレーン内に電流が発生します。この電流はGNDループと呼ばれ、PCBの他の部分に過剰なノイズを引き起こすことがあります。 これは、レイアウト段階で留意しておくべき重要な問題です。部品の配置とトレースの配線には独創性が必要です。部品間のトレースが可能な限り短くなるよう、部品の配置を考えてください。トレースの配置を計画してから、それらのトレースの完全に下になるようGNDプレーンを配置します。 トレースの下にGNDプレーンを配置するとき、一部のトレースをカバーするために、GNDプレーンにどうしてもリングが形成されることがあります。このような場合、正しいレイアウトが得られるまで、基板上でトレースと部品を移動する必要があります。これには多少の時間が必要ですが、労力に十分に見合う効果が得られます。 正しい配線手法によりEMIを防止する 最後の手順では、スルーホールビアを使用してトレースをGNDプレーンに戻す必要があります。最上位レイヤからGNDプレーンへ多くのクイック接続を直接作成したくなるかもしれません。しかし、GNDプレーンへの複数の接続を作成すると、各ビアに電圧の差分が発生し、GNDループが形成されます。全てのトレースを単一のビアでGNDプレーンに接続するほうが適切な方法です。 2のPCBで複数のGNDプレーンを使用する 前に述べたトレース配線とGNDリングの問題があるため、PCBレイアウトで複数のGNDプレーンを使用するほうがよい結果になることもあります。これにより、配線と部品の配置が簡単になります。これは、ほとんどの 多層PCB設計で一般的な方法です。 複数のGNDプレーンを使用する場合、互いにデイジーチェーン接続しないよう注意します。GNDプレーンがデイジーチェーン接続し、リターン場所を各プレーンに接続すると、単一のGNDプレーンの異なる場所にトレースの複数のリターンを配置するのと同じことになります。 スター型トポロジーを使用し、各GNDプレーンを別々に電源に接続するほうが適切な方法です。これにより、GNDプレーンは互いに絶縁され、GNDループが回避されます。 記事を読む
PCB設計とCADソフトウェア：あなたの設計を支配するものを知る PCB設計とCADソフトウェア：あなたの設計を支配するものを知る 1 min Thought Leadership 時々、「法の支配」というフレーズが、国がどのように統治されるかについての会話の一部になります。13世紀のマグナ・カルタにまで遡るこの「法の支配」は、平和で公正な社会の発展と、基本的人権の必要性について語っています。「法の支配」の下で生活する個人は、 法の下の平等 法の透明性 独立した司法と 法的救済へのアクセスを享受します。 統治のためのルールがなければ、一貫性の欠如によって混乱が生じるのを目の当たりにするでしょう。PCB設計においても同じことが言えます。電気的および設計ルールの確かな基盤がなければ、異なる周波数で動作するデジタル信号とアナログ信号の狂乱がノイズになってしまいます。スマート食器洗い機が10軒中9軒の家庭で放つ信号がスパイ衛星によって検出されるような、騒がしい回路で満たされた世界はあまり快適とは言えません。 PCBを設計するためにCADソフトウェアを使用するとき、電気的ルールがボードレイアウトプロセスを支配します。たとえば、コンポーネントを配置した後、トレースが回路図と一致するように、また、設計が信号完全性、RF、およびEMC設計ルールを遵守するように、電源、グラウンド、および信号トレースをルーティングする必要があります。 空気中には電気があります 一部のルールはどこでも明らかですが、コンピュータの周りに立っている間にPCB設計に速度制限を適用するのはそう簡単ではないかもしれません。PCBにおける一般的な電気的ルールには、 クリアランス ショートサーキット 未配線ネット 未接続ピン 未塗布ポリゴン クリアランス：PCBトレース間の正しい距離がないと、フラッシュオーバーが発生する可能性があります。クリアランスは、銅層上の任意の2つのオブジェクト間で許可される最小のクリアランスを定義します。アメリカ合衆国では、UL 60950-1標準が、バッテリー駆動およびAC駆動の情報技術機器のための許可される最小のPCB間隔を提供しています。標準文書内の表は、作業電圧、汚染度、PCB材料グループ、およびコーティングの観点から、トレースのクリアランス距離を指定しています。 ショートサーキット：PCB設計のコンポーネント密度を増やすことは、ショートサーキットの環境を構築します。多くの場合、設計では密度の問題に対処するために、より小さいコンポーネントパッドを使用します。しかし、小さいパッド間の狭い距離は、 はんだブリッジが形成される可能性があります。小さいパッドの使用は、トレースルーティングにも問題を引き起こし、それが結果として接続を混雑させ、はんだ接合に影響を与えます。これらの条件のいずれかが、ショートサーキットの環境を作り出す可能性があります。 電圧と電流が従うべき多くの法則があります。 未配線ネット：ボードのアウトラインを作成した後、PCB設計プロセスは部品の配置と設計デバイスのフットプリントの設定に移ります。配置された各部品のピンは、設計を完了と呼ぶ前に接続する必要があります。 記事を読む
OnTrack Newsletter March 2018 OnTrack Newsletter March 2018 1 min OnTrack On Track Newsletter 2018年3月 第1巻第12号 Altium® OnTrackニュースレターの3月号をお届けします。今月は、非常にためになる内容となっております。ぜひお読みください! 「少女のように設計」では、PCB製造のベテランでありフレキシブル回路の専門家でもある、OMNI PCBの Tara Dunn氏にインタビューして、フレキシブルおよびリジッドフレキシブル回路のコストドライバーについての見識をお聞きしました。 「次世代の設計者」では、最高性能の車を作り出したオーストラリアのニューサウスウェールズ大学、Sunswiftソーラーカーチームにお話をうかがいます。 OnTrackビデオシリーズでは、David Marrakchiが担当して、DFMの主な基本事項と収益向上の方法について説明します。 続いて、頭脳食では、興味深い3つのトピックをご紹介します。Tara Dunn氏の記事で理解した内容を深める、フレキシブル回路の設計についても取り上げます。そして最後に、地域ニュースをお届けいたします。 OnTrackがAltiumブランドの仲間として成長を続ける中、Altiumは、興味深く役に立つコンテンツを提供する新しい方法と、読者の皆様が設計者として活躍を続け、ソートリーダーから多くを学び、成長する助けとなるリソースを継続的に模索しています。その目標を実現するため、Altiumは、 OnTrack Podcastのリリースをお知らせします。これにより、各テーマの専門家、ソートリーダー、熟練のPCB設計者や技術者のお話をお届けします。定期購読をご案内いたします。関心をお持ちのテーマをお知らせください。 これまで同様、読者の皆様からこのニュースレターに関するフィードバックをお待ちしておりますので、 記事を読む
手動PCBプロトタイピング マニュアルプロトタイピングのための設計と制約を解放する 1 min Blog 手動プロトタイピングと手作業による組み立てのためのPCBを設計する方法を学びましょう。 記事を読む