PCB設計

第3位は、カナダのトロントにあるWaterloo大学の Midnightソーラーカーチームです。この野心的なチームの勇気と誇りを忘れないでください。Midnightソーラーカーチームの皆様、おめでとうございます。優れた技術の追求とニュースレター読者への刺激をありがとうございました! Waterloo大学Midnight Sunソーラーチーム 第2位はNew Jersey Institute of Technologyの SAE Bajaチームです。このチームは、耐久レースで1位になり、総合13位でした。今年は何を達成してくれるのか、期待が高まります! NJIT SAE Bajaチームの皆様、これからも頑張ってください。成果を、PCB設計コミュニティおよび世界中のAltiumユーザーと共有してくださってありがとうございます! NJIT SAE Bajaの車 そして第1位は、闘志あふれるWisconsin大学の Badgerloopチームです。イノベーション賞を獲得して、Elon Muskを含む全ての人々の心をつかみ、関心を引き寄せ、その存在を知らしめました

Cherie Litson（Litson1 Consulting、Eptacトレーナー） 第3位は、誰からも愛されるプロの設計者、BSEE、そしてCIDマスターインストラクターであり、ゴルフが大好きな... Cherie Litsonです。おめでとうございます。そして、業界とOnTrackニュースレターのすばらしい記事への多大な貢献に感謝いたします! Nicole Pacino（San Diego PCB） 第2位は、こちらも女性です（男性はご注目を!）。（CIDマスターインストラクターの父親を持つ）希望の星、次世代の設計者... Nicole Pacinoです。すばらしい成果を挙げました。 少女のように設計する の意味を私たちに教えてくださり、ありがとうございました! （ドラムロール...） Rick Hartley（RH Enterprises） 第1位は、北米のカンファレンスやイベントでの講師経験が豊富で、SIおよびEMIの第一人者として知られた方です。彼は、このニュースレターの2部構成のインタビューで非常に多くの情報を共有してくれました。この人しかいません。Rick

電子業界は、より小さなPCBにより多くの機能を詰め込み、デバイスは低電力で高周波で動作しています。動作周波数が上昇し、信号レベルが下がるにつれて、ノイズ抑制はさらに重要になります。これは、PCB設計におけるEMIフィルターを使用してノイズを管理しやすくなります。PCB設計にフィルターを追加することで、大きな漂遊磁場が存在するEMIが発生しやすい環境や、低電力RFアプリケーションにおいて信号の整合性を向上させることができます。 業界標準では、デバイスにノイズ抑制、EMIフィルター、およびEMCフィルターの機能を含めることが求められています。導電放射基準を満たすためには、150 kHzから30 MHzの周波数でEMIノイズを抑制する必要があります。一部の製品にはより厳しい基準があり、下限は9 kHzから始まります。IoTアプリケーションでは、1 MHzでリップルフィルタリングが必要とされ、データと信号の整合性を維持します。 アクティブフィルター対パッシブフィルター 私の最初のPCB設計では、外部の低周波信号を測定するデバイスを構築する必要がありました。最初の試みでは、一貫性のある測定を期待していたのに、データポイントが乱雑な混乱になりました。すぐに原因を見つけました：私の低品質の電源が、かなりのノイズを伴う電圧を出力していました。大規模な電源のアップグレードに頼るのではなく、プリント基板上に直接EMIノイズフィルターを設計することで、この問題を解決することができました。 ベストな設計技術を用いてノイズ抑制と EMI低減を行ったとしても、設計がノイズの影響を受けやすい可能性があります。信号の整合性をさらに向上させるために、アクティブおよびパッシブのフィルタリング方法を使用して、EMIフィルターとEMCの両方を減少させることができます。プリント基板にどの フィルターを使用するかを選択する前に、常にフィルター設計をテストし、フィルターがPCBの適用可能なノイズ低減および電磁干渉基準を満たしていることを確認してください。 パッシブフィルターは、特定の周波数で回路内のノイズを防ぐために、標準的な電子部品のインピーダンスを使用します。アクティブフィルターは、パッシブフィルタリングコンポーネントをアンプやトランジスタのような動力部品と組み合わせます。アクティブフィルターは、小さなフットプリントを持つ表面実装デバイスとしてもパッケージ化されることがあります。 EMI PCBフィルターデザインやノイズ抑制を作成する前に、信号からフィルタリングしようとしている周波数帯について何かを知る必要があります。 マイクロ波アプリケーション用に設計されたPCB アクティブフィルターの簡単な例として、一次のローパスアクティブフィルターがあります。ローパスRCフィルターは、非反転 オペアンプに接続することができます。このトポロジーは、バンドパスフィルターやハイパスフィルターにも適用可能です。二次のアクティブフィルターは、より複雑な設計を持っています。三次以上のフィルターは、複数の一次および二次フィルターを直列にデイジーチェーン接続することで容易に構築でき、これらのフィルターはフィルタリングバンドの端でより急なカットオフを提供します。 アクティブフィルターを使用する主な利点は、提供できる利得です。反転入力にフィードバックとプルダウン抵抗を含めることにより、増幅を適用することができます。 オペアンプICの小さなフットプリントにより、PCBレイアウトに強力なフィルターを配置でき、他のコンポーネント用に十分な余剰スペースが残ります。アクティブフィルターの欠点は、オペアンプが高周波数で高い減衰を持つことと、アクティブフィルターが低周波数アプリケーションでのみ使用できることです。 パッシブマイクロストリップフィルター

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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。