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PCB設計

PFC回路設計と電源システムのレイアウト

PFC回路設計と電源システムのレイアウト私たちが望むように、PCBへの電力入力が常にクリーンなDCや正弦波信号であるわけではありません。整流器からのDCは出力キャパシタからのリップルを含んでいることがあり、AC信号にはノイズが含まれていたり、完璧な正弦波ではないことがあります。これらの問題を修正する方法はいくつかあり、適切なフィルタ回路を選択するか、入力波を整形してシステム内の負荷に最大の電力出力を生み出すことができます。 AC電源システムを扱っている場合、電源での電流/電力の引き下げを行うか、または負荷への利用可能な電力を増加させるために、電力因数補正（PFC）が必要になることがあります。PFC回路はICとして入手可能ですが、高電圧/高電流システムの要求に対応することはできません。電力因数を1に近づけるために、PCB上に独自のPFC回路設計とレイアウトが必要になります。ここでは、独自のPFC回路を設計しシミュレートする方法と、PFC回路のレイアウトのヒントをいくつか紹介します。電力因数補正とは何か？電源の力率は記事を読む

ロルフ・オステルゴールと共に世界クラスの電気工学コース

ロルフ・オステルゴールと共に世界クラスの電気工学コースデンマークにも強固な技術産業があります。Speeding Edgeは、数回にわたり、EE-Trainingの創設者兼オーナーであるRolf Ostergaardと提携し、コペンハーゲンとオーフス（デンマーク）、ストックホルムとマルメ（スウェーデン）、オスロ（ノルウェー）で2日間および3日間の研修コースを開催しました。記事を読む

Altium Designerでの降圧コンバータシミュレーション

Altium Designerでの降圧コンバータシミュレーション新しい電源を設計する場合は、回路設計時に降圧コンバータシミュレーションを行うのが効果的です。Altium Designerでは回路図から直接、降圧コンバータシミュレーションを簡単に行えます。記事を読む

シングルボードコンピュータのレビューとまとめ

最高のシングルボードコンピューターのレビューとまとめシングルボードコンピュータは、マイクロコントローラーよりも高い計算能力が必要なプロジェクトを始めるのに興味深い方法を提供します。私たちの最新のシングルボードコンピューターレビューをご覧ください。記事を読む

インポータを利用してリファレンスデザインをフル活用

インポータを利用してリファレンスデザインをフル活用多くの電子部品メーカーが、リファレンスデザインをCADデータで無償提供しています。しかし、これらが基板設計ツールのAltium Designerで作成されているとは限りません。通常、他機種データを利用する場合にはデータの変換にてこずりがちですが、Altium Designerでは内蔵されているインポータの助けにより、労せずこれらを利用する事ができます。そこで、実際に部品メーカーのホームページにアクセスし、リファレンスデザインがどのような形式で提供されているかを確認し、それらがAltium Designerでどの程度利用できるのかを試してみました。各社のホームページを覗いてみると、どの部品メーカーもリファレンスデザインの提供には力を入れています。どの部品メーカーを取り上げるべきか悩むところですが、今回は手始めに、Texas Instruments社(以下「TI社」)の製品情報ページを調査しました。では実際にメーカーの情報ページにアクセスします。 Altium 記事を読む

クラウドコラボレーションで電子機器のライフサイクルを管理しましょう

クラウドコラボレーションで電子機器のライフサイクルを管理しましょう電子製品のライフサイクルは、コンポーネントのライフサイクルに大きく依存しているという点で興味深いものです。この関係にもかかわらず、すべての電子製品のライフサイクルは他の製品と同様の軌道をたどります。新製品は初期採用から始まり、後に持続的な成長を経てピーク採用に達し、より優れた機能を持つ新製品が登場すると徐々に衰退します。この事実を受け入れると、各フェーズの電子製品ライフサイクルを利用して、設計とビジネス戦略を計画する方法を決定できます。もしチームが新製品に取り組んでおり、製品のライフサイクルをコントロールしたい場合、2種類のライフサイクルの可視性が必要です：完全なサプライチェーン情報と製品ライフサイクル管理です。Altium DesignerをAltium 365プラットフォーム上で使用することで、チームは電子製品ライフサイクルの両側面を見ることができます。製品ライフサイクルのこれらの側面についてどのように考え、なぜチームがこの可視性を必要とするかをここで説明します。記事を読む

BXL形式のライブラリを利用する

BXL形式のライブラリを利用する基板設計CADのAltium Designerではファイルベースとクラウドベースのライブラリが提供されており、膨大な数の回路図シンボルやフットプリントを利用できます。しかし、市場に出回っている全ての部品が網羅されている訳では無く、足りない部品は設計者自身が用意しなくてはなりません。ライブラリエディタを使えばどのような特殊なものでも作れますが、できれば既存のライブラリを利用して作成の手間を省きたいものです。そこで役立つのが、部品メーカーによるライブラリのサポートです。多くの部品メーカーでは設計者に対するサポートの一環として、CAD用の部品ライブラリを提供しており、各社のホームページからダウンロードする事ができます。そこで、主要なメーカーのサイトをいくつかあたってみるとそれらは、「BXL」という拡張子を持つファイルで提供されています。しかし、Altium DesignerではこのBXL形式のファイルを直接、読み込むことはできず、何らかの方法で変換しなくてはなりません。記事を読む

シルクからソルダーマスクまでのクリアランス：追加する必要があるPCB設計ルール

シルクからはんだマスクまでのクリアランス：追加する必要があるPCB設計ルール Altium 20を使い始めたとき、箱から出したそのままで、標準的なプリント基板（PCB）を作る方法に関してほぼ全てをカバーしているデフォルトの設計ルールチェック（DRC）に感銘を受けました。Altium Designerはデフォルトで「10ミル」ルールに設定されており、これは銅のトラックの標準的な間隔や幅が10ミルであることを意味します。さらに、他のほとんどの間隔もデフォルトで10ミルに設定されています。これにはトラック同士、パッドとトラック、スルーホールと他のパッドやビアとの間隔など、想像できるほぼ全てのものが含まれます。例外は、シルクとはんだマスクのクリアランスと、パッド周りのはんだマスクの拡張クリアランスで、どちらもデフォルトで4ミルに設定されています。新しい設計を始めるということは、回路基板にとって重要なPCB設計ルールを選択することを意味します。このルールセットはPCB製造会社によってサポートされ、エンジニアが機能的な回路基板を設計するのを助けます記事を読む

Altium 365 ライブラリ移行：その仕組みと利用すべき理由

Altium 365 ライブラリ移行：その仕組みと利用すべき理由ライブラリは、PCB設計プロジェクトの基礎です。それらがなければ、カスタムフットプリントを読み込んだり、回路図のシンボルにアクセスしたり、PCBプロジェクトに必要な他の多くのことを行うことができません。プロジェクトや既存のコンポーネントデータをチームと共有する必要がある場合、長いメールのやり取りをせずに必要なデータを得る最も簡単な方法は何でしょうか？ Altium 365を使用する前は、Slack、メール、FTPサーバー、Dropbox、Skype、さらにはGoogle Driveをデータストレージとして使用していました。これらのツールは、リモートワークやコラボレーションのエコシステムでそれぞれに役割がありますが、コンポーネント、ライブラリ、その他のデータの追跡を非常に困難にします。DropboxアカウントやFTPサーバーにファイル名を変更してアップロードすると、追跡が不可能になる新しいバージョン履歴が作成されてしまいます。 Altium 365のデータ共有ツールを使用すると記事を読む

面パターンで繋ぐ - フィルとリジョンとポリゴン

面パターンで繋ぐ - フィルとリジョンとポリゴンプリント基板設計では、回路図通りに正しく接続するだけでなく、信号を正しく伝える事や電流容量に対する配慮が必要になります。この為、細い均一な線幅で配線するだけでなく、広い多角形による配線が必要になります。この広い面パターンの配置はベタ塗りとも呼ばれ、GNDの配線によく利用されます。基板設計CADのAltium Designerには、この面パターンのために「フィル」「リジョン」「ポリゴン」の３つのオブジェクトが用意されています。そこで、今回はこれらの併用や使い分けの為に、それぞれの特徴をおさらいしたいと思います。「フィル」– 狂いの無い四角形を素早く作成フィルは、PCB-CADの機能が十分に進化していない、未成熟な段階のベタ塗りオブジェクトです。四角形しか作成する事ができず、多角形が必要な場合には、複数のフィルを貼り合わせたり、トラックを併用したりする事が必要です。形状が単純な為、PCBデータやGerberデータのサイズを節約できますが、複雑な形状の作成は困難です。そのため記事を読む

片面基板の設計の要点

片面基板の設計の要点プリント基板は電子回路の配線手段として登場し、電子部品と歩調を合わせて進化してきました。 1960年代に入りトランジスタが使われるようになると、真空管時代の空中配線に変えてプリント基板が使われるようになりました。そしてその後 IC・LSI が現れ、その進化に合わせて基板の多層化が進みまました。その結果、現在のデジタル機器では当り前のように多層基板が使われるようになりました。片面基板はプリント基板の原型であり、今では時代遅れなものに見られがちです。しかしまだ役目を終えた訳ではなく、いたるところで使い続けられています。例えば、回路規模が小さく実装スペースに余裕がある家電製品などでは、さほど実装密度を上げる必要は無く、片面基板で充分な場合があります。そして、なによりも片面基板は安価ですので、今後も需要が途絶えるは無さそうです。そこで今回は、このシンプルな片面基板を取り上げ、設計上の要点を解説したいと思います。片面基板の特徴と課題片面基板では記事を読む

LTE + GNSS Asset Tracker パート2

LTE + GNSS Asset Tracker パート2 今回のブログは、LTE GNSS Asset Trackerプロジェクトの第2弾です。パート1では、プロジェクトに適したコンポーネントを特定し、回路を設計しました。パート2では、PCBのレイアウトと配線を行ってプロジェクトを完成させます。前回の記事で、高密度基板を作るため、この基板をできるだけ小さくするという目標を述べました。配線には6層が必要になるだろうと考えています。ただし、基板の全体的なサイズは、設計者の希望にかかわらず、最も大きいコンポーネントによって決まります。18650リチウムイオン電池ホルダーとLTEアンテナにより、この基板のフットプリントが定義されます。LTEアンテナには、スペースおよびレイアウトについて特有の要件があり、この要件と18650電池を組み合わせて長さが決まります。また、LTEアンテナのみで幅が決まります。プロジェクトはまだ比較的小さく、コンポーネントの配置に関する限り、予想されるサイズより大きいほど、エンジニアリングのトレードオフを少なくできます。記事を読む

GNSS + LTE Asset Tracker プロジェクトパート1

GNSS + LTE Asset Tracker プロジェクトパート1 今週のプロジェクトでは、LTEベースのアセット追跡システムを構築します。このシステムは、盗難防止(および原状復帰)、配送または輸送車両の追跡の他、収集したデータを適切な機械学習サービスと組み合わせて使用した場合には予測保守まで、さまざまな用途で使用できます。これまでのプロジェクトはすべて、スペースに制約のない2層の基板でしたが、本当にコンパクトな高密度回路基板も構築してみたかったので、このプロジェクトではできるだけ小さな基板を構築することを目指します。やるべきことはたくさんあるので、まずは目標の設定と、部品の選択および回路図について検討し、続いてパート 2でPCBの設計とレイアウトに着目していきます。このようなプロジェクトにはさまざまな用途があります。バスや旅客車両に搭載すると、GNSSデータが運輸会社に報告され、位置情報の更新が可能になります。続いてその情報を使用して、次の便の到着予想時間を顧客に提供することができ、さらに規模を拡大して記事を読む

PCB組立（PCBA）およびサプライチェーン管理

プロトタイプPCBアセンブリ(PCBA)のリスクを取り除く Rev Aの設計を磨き上げ、初めてのPCBを基板製造業者に発注するときに感じる特別な感覚があります。デザイナーたちはおそらくその感覚と引き換えに何も望まないでしょうが、不安を少しでも和らげることができれば、それは歓迎される変化になるでしょう。ここには、仕事後のバーへの訪問よりも神経を落ち着かせるのに効果的であり、エラーを防ぐのに無限に効果的なレビューステップがあります。製造とPCB組立(PCBA)サービスを発注する準備ができたときに、ターンアラウンドタイムを短縮するためにできることがいくつかあります。サプライチェーンに入り、DFM/DFAを早期に確実にすることが重要であり、開発中にこれらの点を真剣に受け止めることで、設計レビュータイムと組立/製造時間を短縮できます。これらの点に注意を払うことで、PCBAの不必要な再設計もいくつか排除できます。部品がなければ、基板もなし。かつて時折イライラする忍耐と計画の教訓であったサプライチェーン管理は記事を読む

多層基板の内層設計

多層基板の内層設計電子機器の精密化に伴い、多層基板がよく使われるようになりました。多層基板は表面と裏面だけでなく、その間にも内層とよばれる配線層を持つ基板です。基板設計CADのAltium Designerでは最大48層の多層基板が設計できますが、ここではまず4層基板を取り上げて、その設計方法の要点をまとめました。内層のネガ設計とポジ設計多層基板は、配線密度を上げたい場合や電源配線を強化したい場合などに利用されます。電源とグランドの配線を内層で行うと、配線密度の向上と電源配線のインピーダンスの低減を同時に実現できます。内層で電源やグランドの配線を行う場合、ポジ設計とネガ設計のいずれかを選択できます。ポジ設計では配線パターンなどのオブジェクトを実際の銅箔イメ―ジのとおりに配置しますが、ネガ設計では逆に、銅箔の無い（不要な）ところにオブジェクトを配置します。このネガ設計は、実際の配線とは逆のイメージで編集作業を行わなくてはなりませんので、大変わかりにくく、配線には手間がかかります。しかし記事を読む

設計を正しく進めるためのBOM管理 Active BOMがあれば、憶測に頼らずにコンポーネントを選択して、最初から正しい設計を進めることができます。 Altium Designer すべての製造段階で作業をスムーズに進めるためのPCB設計ツールコンポーネントに対するフィードバックをもらわないと、作業を開始できないことにうんざりしていませんか？コンポーネントについての誤った情報や古いデータが原因で、予算に響く土壇場の変更が発生することに疲れていませんか？こうした問題に思い当たりがあるのなら、スケジュールに狂いが出ることに大きな不満を抱えていらっしゃることでしょう。回路図にコンポーネントを配置しながら、リアルタイムの部品情報をサプライヤーから直接入手できるとすればどうでしょう？回路図の作成中に、設計で使用するすべてのコンポーネントの詳細リストがあれば便利だと思いませんか？これらはすでに実現しています。PCB設計ツールからコンポーネントの詳細な最新情報を入手できるのは、Altium DesignerのActive 記事を読む

Altium Designerでの多層PCBスタックアップの計画近年のPCBが、単層や2層の基板で設計されることはほとんどありません。最新のPCBでは高密度の接続と多数のコンポーネントが使用されており、これからの設計は多層PCBになっていくと考えられます。手掛けるデバイスのフォームファクターがかつて見たことのないものであれば、リジッドフレキシブル基板を使用することになるでしょう。こうした種類のPCBには、適切なスタックアップが不可欠です。つまり、直感的なスタックアップマネージャーを備えるPCB設計ソフトウェアが必要になりますが、Altium Designerではマルチレイヤースタックアップを直接、PCBレイアウトに簡単に同期できます。 Altium Designer マルチレイヤースタックアップの管理ツールを備えるPCB設計ソフトウェアパッケージマルチレイヤーのスタックアップの最適な方法は、数々の要素によって変わってきます。特定の方法がなければ、あらゆる設計や配線、EMCの要件に同時に対処できます記事を読む