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PCB設計

真空管アンプのシミュレーションを試す

真空管アンプのシミュレーションを試す電子機器に使用されるスイッチング・増幅素子は、真空管に始まりトランジスタに進化しました。そしてその後、多くのトランジスタと周辺回路を１つのパッケージに集積したIC （Integrated circuit）が現れ、集積度は急速に向上し続けています。デジタル機器の心臓部にICが使われるようになってからもう半世紀以上経ちますが、その間の進化は凄まじく、最近のCPUには１パッケージに400億個ものトランジスタを集積したものもあり、その端子数は4,000を越えています。ちなみに、ハリネズミの毛の本数は5,000～7,000本だそうです。このような進化の中、古いデバイスも姿を消しておらず、さまざまな世代のデバイスが使い続けられています。今では過去の遺物のように見える真空管でさえ、音を扱うアナログ機器の分野ではまだ現役を保っています。そしてAltium Designerでは先端技術だけでなく、古い世代の技術に対してもサポートされており記事を読む

モータードライバー用PCBでPDN Analyzerを素早く開始

モータードライバー用PCBでPDN Analyzerを素早く開始前回のブログでは、単一のICを使った単純なブラシ付きDCモーターコントローラーの設計について説明しました。比較的シンプルな基板ですが、両方のモーターがドライバーのチャンネル当たりの最大定格電流で動作している場合、最大4Aの電流を流します。このような単純な基板の場合は、トレースの長さと幅を調べ、オンライン電卓を使用して (または、ちょっとした計算をして)、トレースの電流密度を算出し、負荷への対応方法を確認することができます。ただし、より複雑な基板の場合は、たちまち面倒な状況になる可能性があります。電流を流すポリゴン、さまざまなトレース幅の混在、配線に沿ったコンポーネント、その他の複雑なPCB機能がある場合、基板が目の前の作業に対して十分かどうかを計算することが難しくなります。銅箔層上の電流密度を視覚化できれば、より最適な設計を決定することができます。これは、私がPDN Analyzerで非常に気に入っているところです。複雑な基板向けのセットアップには若干の作業が必要ですが記事を読む

高速信号のための遅延調整：知っておくべきこと

高速信号のための遅延調整：知っておくべきこと PCBにおける長さが一致したラインオシロスコープで2つの信号の読み取りを見ると、信号トレース間の長さ/タイミングの不一致が下流のゲートを不適切にトリガーすることがどのようにして起こるかがわかります。マスタークロック信号の伝達時間と、異なるコンピュータインターフェースで送受信されるデータの往復時間を見ると、状況はさらに悪化します。SDRAMは、スレーブデバイスにクロックを配置し、取得したデータと一緒にクロック信号を送信することで、この問題をうまく解決しています。一方、他のインターフェース（USB 3.0、SATAなど）は、データから直接クロック信号を抽出します。私たちの残りの部分にとって、複数の並列インターコネクト、差動ペア内のトレース、そしてクロック信号の間での遅延調整は、データが正しい場所に正しいタイミングで到着することを保証します。長さ調整スキームを適用するには、単なる長さではなく、異なる信号/インターフェース標準での信号遅延時間を扱う必要があります記事を読む

伝送線路においてインピーダンス整合が重要な理由

伝送線路におけるインピーダンス整合の重要性これらのトレースにおける伝送線の臨界長をご存知ですか？デジタル信号であれアナログ信号であれ、ソース、伝送線、負荷間でインピーダンスを一致させる必要があるでしょう。伝送線においてインピーダンスマッチングが重要な理由は、線を下って送られる5Vの信号が受信側で5Vの信号として認識されるようにするためです。伝送線のマッチングが重要な理由を理解すれば、これをいつ、ドライバー側または受信側のどちらで行う必要があるかを理解し始めることができます。インピーダンスマッチングについて話すとき、ドライバー、伝送線、受信機のインピーダンスを同じ値に設定することを指します。これは通常、単終端伝送線の場合は50オームですが、差動信号規格ではインピーダンスマッチングのために異なる値を指定する場合があります。ここでは、伝送線におけるインピーダンスマッチングがなぜ重要なのか、そしてPCB内接続で一貫したインピーダンスを実装する方法について説明します。インターコネクトがインピーダンスマッチされる3つのケース記事を読む

OnTrackニュースレター: Altium Designer 20の新機能の初公開、インピーダンスの測定、思考の材料 - 2019年11月

OnTrackニュースレター: Altium Designer 20の新機能の初公開、インピーダンスの測定、思考の材料 - 2019年11月 OnTrackニュースレター 2019年11月第3巻第6号初公開! Altium Designer 20の新機能 Altium Designer 20は2019年11月にリリースが予定されます。この製品について長年の経験を持つアルティウムのメンバーが、この最新リリースの特長について解説します。VP of Corporate MarketingのLawrence Romineと、Technical Marketing DirectorのBen Jordan（2人とも技術者）が、お気に入りの新機能と、日常的な設計作業に最も大きな影響を持つと思われる機能について解説します。記事を読むインピーダンス計算のコントロール動画を見る頭脳食知識を磨く技術的なコンテンツの紹介ブログ | ネットリストを読み込むブログ | シグナルハーネスで繋ぐお客様事例 | 革新的な半導体ソリューションを提供するSTマイクロエレクトロニクス社 Webセミナー | 2019年11月21日(木) 記事を読む

Altium Designerによる小型DCモーターの実装

Altium Designerによる小型DCモーターの実装単一ICのDCモータードライバーを実装しようとしていますか? 出発点としては上々です。Mark Harrisが、製造実績のあるこのオープンソースのプロジェクトで、回路図からPCBレイアウトまでの作業を進める方法を解説します。 https://github.com/issus/Small-HBridgeGitHubでプロジェクトをダウンロードし、内容を理解したり、ご自身の設計にこのプロジェクトを組み込んだりして、ご自由にお使いください。この記事では、回路図作成からPCBレイアウトまでの、ドライバーICの実際の実装について説明しています。このプロジェクトは、ご自身の設計にコピーアンドペーストするのみの用途でしたら、 GitHubにオープンソースライセンスの下でリリースされていますので、そちらで入手してください。部品の選択ここに、駆動したい小型の高速モーターが2つあります。どちらも、負荷がかかると1Aの電流が流れ、工業用機械の30Vの電源で電流を流す必要があります記事を読む

PCB内の信号歪み：原因と解決策

PCB内の信号歪み：原因と解決策高速信号の長さ合わせは、すべて同期に関するものです... 信号の歪みは、信号の整合性や回路分析に関する多くの議論でしばしば触れられるだけのものです。より多くのネットワーク製品が高速で動作し、複雑な変調方式を使用するようになると、信号の歪みがビットエラー率に寄与する深刻な問題となることがわかります。歪みの源は、電気的な相互接続でのデータレートの速度向上を妨げる主要なボトルネックの一つとして挙げられています。同じ問題は、特に10GHz台の周波数で動作するアナログ信号においても見られます。RF/ワイヤレス領域の設計者は、設計、テスト、測定中にこれらの信号の歪み源を理解する必要があります。線形対非線形の信号歪み信号の歪みのすべての源は、線形または非線形として分類することができます。それらは調和波の生成という点で異なります。非線形歪みの源は、信号が源を通過する際に調和波を生成するのに対し、線形信号歪みの源は調和波を生成しません。歪みの両方の源は記事を読む

Altium Designerでアンプのシミュレーションを作成する方法高速信号の配線長の一致は、すべて同期に関連するテストと測定の段階は迅速に済ませたいものです。最終的に設計段階が完了すると、試作のテストを行えるようになります。これは同時に、システムに必要なコンポーネントを絞り込み、システムで計画している機能を評価することでもあります。回路のテストと測定は非常に重要ですが、これらは比較の基礎がなければ意味を成しません。シミュレーションの役割アンプでも他のどのような回路でも、シミュレーションツールは基板をレイアウトする前に回路を検証する際に重要です。多くのコンポーネント製造業者は特定のアプリケーションに特化したIC、SoC、SoMを製造していますが、コンポーネントによっては要求に対処できない場合もあります。次のシステムで使用する革新的な機能を実現するためには、多くの場合に各種のICや別々のコンポーネントからカスタム回路を構築する必要があります。このような場合は、設計を評価するためにシミュレーションツールが有用です。シミュレーションの結果は、後で試作のテストを開始するときや、特化したコンポーネント

Altium Designerでアンプのシミュレーションを作成する方法高速信号の配線長の一致は、すべて同期に関連するテストと測定の段階は迅速に済ませたいものです。最終的に設計段階が完了すると、試作のテストを行えるようになります。これは同時に、システムに必要なコンポーネントを絞り込み、システムで計画している機能を評価することでもあります。回路のテストと測定は非常に重要ですが、これらは比較の基礎がなければ意味を成しません。シミュレーションの役割アンプでも他のどのような回路でも、シミュレーションツールは基板をレイアウトする前に回路を検証する際に重要です。多くのコンポーネント製造業者は特定のアプリケーションに特化したIC、SoC、SoMを製造していますが、コンポーネントによっては要求に対処できない場合もあります。次のシステムで使用する革新的な機能を実現するためには、多くの場合に各種のICや別々のコンポーネントからカスタム回路を構築する必要があります。このような場合は、設計を評価するためにシミュレーションツールが有用です。シミュレーションの結果は記事を読む

Lidar用パルスレーザーダイオードドライバー回路レイアウト

Lidar用パルスレーザーダイオードドライバー回路レイアウト自動運転車のセンサースイートの一部として、ライダーの範囲マップは、車載レーダーや他のセンサーやイメージングシステムと並んで、周囲の環境での物体識別に重要な役割を果たします。小型フォームファクターとスリークなパッケージングを備えた機能的なドライバーサーキットを構築することは、自動運転車の周囲でライダーイメージング/測距を可能にするために重要です。これらの同じ回路は、大気モニタリング、汚染プルーム追跡、航空機の乱気流測定、その他の精密測定など、他のライダー応用にも適応できます。特定のライダーシステムの有用性を決定する主要な要因は、出力パワー、パルス時間、および繰り返し率です。適切なドライバーサーキットを設計するか、またはダイオードを適切に駆動ICに適応させることができれば、ライダーシステムが高解像度および範囲で動作することを保証できます。パルスレーザーダイオードの駆動 - 送信側パルスレーザーダイオードは、100 nsまたはそれ以下のパルス幅に達するために、高電圧記事を読む

PDNインピーダンス解析、およびモデリング：回路図からレイアウトまでシグナルインテグリティーはよく話題になりますが、シグナルインテグリティーはパワーインテグリティーと密接に関連しています。これは、電源/電圧レギュレーターからのスイッチングノイズまたはリップルを減らすだけではありません。PCB内のPDNのインピーダンスにより、基板のコンポーネントが電源の問題が原因で設計どおりに機能しなくなる設計上の問題が明らかになります。ここでは、PDNインピーダンス解析の基本モデルについて理解していきます。PDNインピーダンスのある程度、正確なモデルを構築できれば、コンポーネントに適したデカップリングネットワークを設計し、PDNのインピーダンスを許容範囲内に保持できます。 PDNインピーダンス解析を行う理由この記事をご覧の高速、および高周波設計者の方は、この質問に対する答えを既にご存じだと思います。しかし、技術的な需要の高まりに合わせ、全ての設計者が予想より早く高速および高周波設計者になることが考えられるため記事を読む

高速PCB設計においては、グラウンドプレーンのギャップを横切ってはいけません

高速PCB設計においては、グラウンドプレーンのギャップを横切ってはいけません電子機器やPCBのフォーラムをよく閲覧していますが、同じ質問が何度も何度もされています。なぜグラウンドプレーンの割れ目を越えてトレースを引いてはいけないのか？この質問は、ハイスピードPCB設計にちょうど足を踏み入れたばかりのプロのデザイナーからメーカーまで、誰もが尋ねます。プロの信号完全性エンジニアにとって、答えは明らかでしょう。長年のPCBレイアウトエンジニアであろうと、たまにデザインする人であろうと、この質問への答えを理解することは役立ちます。答えは常に絶対的な表現で枠付けられます。PCB設計の質問に絶対的な用語で答えることはあまり好きではありませんが、この場合は答えが明確です：グラウンドプレーンの隙間を越えて信号をルーティングしてはいけません。さらに詳しく掘り下げて、なぜグラウンドプレーンの隙間を越えてトレースを引いてはいけないのか理解しましょう。グラウンドプレーンの隙間：低速および高速設計この質問に答えるには、DC、低速、高速での信号の振る舞いを考慮する必要があります記事を読む

回路設計における過渡信号解析のためのツール

回路設計における過渡信号解析のためのツール適切なシミュレータを使用すれば、これらの回路で過渡信号解析を行うことができます。私はまだ最初の微分方程式のクラスを覚えています。最初に議論されたトピックの一つが、多くの異なる物理システムで発生する減衰振動回路と過渡信号応答でした。PCB内のインターコネクトや電源レールでの過渡応答は、ビットエラー、タイミングジッター、および他の信号整合性の問題の原因となります。過渡信号解析を行うことで、完璧な回路を設計する道のりでどの設計ステップを踏むべきかを決定できます。単純な回路での過渡信号解析は、手作業で調べて処理することができ、時間の関数として過渡応答をプロットすることができます。より複雑な回路は、手作業で分析するのが難しい場合があります。代わりに、シミュレータを使用して回路設計中に時間領域の過渡信号解析を行うことができます。適切な設計ソフトウェアを使用すれば、コーディングスキルも必要ありません。回路設計における過渡現象の定義正式には、過渡現象は記事を読む

初公開！Altium Designer 20の新機能

初公開！Altium Designer 20の新機能 Judy Warner: アルティウムのVP of Corporate MarketingであるLawrenceからインタビューを始めたいと思います。今回のリリースで最も注目すべき点はどこでしょう？ Lawrence Romine: 早くから寄せられているユーザーからのフィードバックを踏まえると、インタラクティブ配線の新機能です。これによって、Altium Designerは世界No.1の基板設計CADとしてさらにリードを広げることになるでしょう。Altium Designerの現在のバージョンで、すでにあらゆる機能を対応しているものの、Altium Designer 20では全体的なユーザーエクスペリエンスが向上しています。これまでを超える洗練されたスムーズな操作性は、どなたにもお気づきいただけるでしょう。高速設計や高密度設計では、使いやすさとスピードという点でまったくストレスなく仕事を進められます。Altium Designer 19では記事を読む

ブラインドビアとバリードビアとは何か、そしてどのように使用されるのか？

ブラインドビアとバリードビアとは何か、そしてどのように使用されるのか？私の以前の記事のいくつかや他の多くの公開文書で指摘されているように、コンポーネントのリードピッチはますます細かくなり、小型フォームファクターのデバイスが今日開発されている製品（携帯電話など）の大部分を占めるようになってきました。これらの混雑したPCBの両面にコンポーネントを接続する方法は、製品開発チームが最初に考慮すべき要因の一つであるべきです。通常、この接続プロセスはブラインドビアとバリードビアの使用を通じて行われます。この記事では、使用されるビアの各種類、その応用と利点、およびその短所について説明します。いくつかの基本と起源の歴史—ブラインドビアまず、ビアの起源に少し踏み込み、それらがどのように使用されるかを理解することが役立ちます。ビアは、PCBの一方の面から他方の面、または内層に信号を通すために、穿孔されメッキされた穴です。ビアは、コンポーネントのリードを信号トレースやプレーンに接続したり、信号が信号層を変更するのを許可するために使用できます記事を読む

Concord Pro とコンポーネント作成

Concord Pro とコンポーネント作成 Altium Concord Pro^™ は単独製品およびブランド名としては廃止され、その機能は現在、Altiumのエンタープライズソリューションの一部として提供されています。詳細はこちら。はじめにまず最初に、何も言う前に、 Altium Concord Pro^™を使い続けるほど、それが好きになってきました。実際、私はそれを愛しています。Altiumは、彼らが提供するツールの品質で何度も私を驚かせてきました。いくつかの例を挙げると： Draftsman^®、ACTIVEBOM^®またはActiveRoute^®、そしてConcord Pro（私が最高の一つと分類するもの）です。これらなしでどうやって今まで生き延びてこれたのでしょうか。 Altiumとの関わりを通じて、そしてほぼ毎日そのツールを使用している私が知っているのは、彼らを動かしている哲学は、デザイナーが仕事をより簡単にするために必要なものを彼らの手に渡すことです。Concord Proはそれを実現します。最近記事を読む

シグナルハーネスで繋ぐ

シグナルハーネスで繋ぐ回路図エディタでは部品の端子間を接続する方法がいくつも用意されており、Wire（ワイヤー）やBus（バス）、Net Label（ネットラベル）などが良く使われます。これらの伝統的なものに加えAltium Designerには「Signal Harness」（シグナルハーネス）というユニークなオブジェクトが用意されており、これを利用して端子間の接続を行う事ができます。これはちょうどワイヤーハーネスのように複数の配線を束ねるもので、1本のハーネスを配置するだけで一度に多数の接続を行う事ができます。シグナルハーネスの概要シグナルハーネスで配線する場合には、ハーネスコネクタで配線を束ね、シグナルハーネスでその束ねられた配線を引き回します。以下はシグナルハーネスを使った回路図の例です。ただ単に 2 本のコネクタの間を接続するだけの単純な回路です。シグナルハーネスを使用した回路図 3枚の図面で構成された階層回路図。コネクタだけが置かれた2枚の子回路図を記事を読む

ネットリストを読み込む

ネットリストを読み込むプリント基板のレイアウトを行う場合にはまず、回路図から接続情報を受け取らなくてはなりません。プリント基板CADのAltium Designerでは回路図とPCBの機能が統合されていますので、PCB画面から[Import Changes From ...]コマンドを起動するだけで回路図の接続情報を取り込む事ができます。しかし、基板の回路図がAltium Designerで描かれているとは限りません。特に、外部からの依頼で基板を設計する場合にはなおさらです。幸いな事にAltium Designerには他のフォーマットで保存された回路図を読み込む為のインポーターが用意されています。これを使えばAltium Designerで作成された回路図と同じ方法で接続情報を取り込めます。しかし、インポーターでサポートされていない場合にはどうしても、ネットリストファイルでのやり取りが必要になります。コンパレータによるネットリストの読み込み記事を読む