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PCB設計

設計の問題解決に役立つ最良のPCBレイアウトを見つける方法とは

設計の問題解決に役立つ最良のPCBレイアウトを見つける方法とはアメリカ西部の賭博師は、勝負を決めるための切り札を袖口に忍ばせていた、という話をご存知でしょうか。あまり道徳的な例ではないものの、原理的には悪くありません。いつもポケットに切り札を入れておいて、必要なときに使えるとしたら素晴らしいことでしょう。設計者にとっては、これは日常生活だけでなく設計でも重要になります。設計であれ、CADツールの機能であれ、製造に関する問題であれ、誰でもどこかの時点で助けが必要になります。問題に押し流されてしまうのは簡単ですが、そうなる必要はありません。設計者がポケットに忍ばせておける有用なリソースはオンラインでもオフラインでも見つかります。優秀な設計者がこれを実践している方法をいくつかご紹介しましょう。同僚とのコミュニケーションこれは当然のことのように思われるかもしれませんが、私たちは同僚の経験がいかに貴重なものかを忘れてしまうことがあります。助けを求めるのが恥ずかしいことではない、ということも覚えておきましょう記事を読む

ディープスリープSRAMにより組み込みシステムの消費電力を低減する方法

ディープスリープSRAMにより組み込みシステムの消費電力を低減する方法編集クレジット: DFree / Shutterstock.com 私の好きな音楽グループの1つは、フランスのDJデュオ、Daft Punkです。Daft Punkの癖の1つは、ロボットの振りをし、ショーの全てを見事なロボットのコスチュームで行うことです。このグループは2013年に、ロボットのテーマに沿って演じた「Random Access Memories」（RAM）というアルバムをリリースしました。しかし、正確にどの種類のRAMなのかは明らかにしませんでした。ご存知のように、組み込みシステムの世界では、使用するRAMの種類が非常に重要です。具体的には、SRAMはフラッシュメモリや、特にDRAMと比較していくつかの利点があり、エネルギー消費については特にそれが顕著です。現在では、組み込みアプリケーションに使用可能なSRAMにもいくつかのバリエーションがあります。ディープスリープ対応のSRAMは、正しく使用すれば高速性とエネルギーの節約の両方を実現してくれます。記事を読む

3D PCB設計はなぜ必要なのか? 設計者にとってどう役立つのか?

3D PCB設計はなぜ必要なのか? 設計者にとってどう役立つのか? 先日、幼い男の子を肩車しながらあやしている若い父親を見かけました。父親にしっかりと支えられた男の子は、父親の顔を別の角度から見ようとして体を横に動かそうとしています。愛くるしい男の子はようやく父親の顔を左側から覗きこむことができました。そして、父親の髪をもてあそんだかと思うと、また右側に体を戻したのです。そんな微笑ましい瞬間を楽しく観察していましたが、それと同時に重要なことを思い出しました。男の子は父親の顔をなんとかして違う角度から見ようと、何度も視点を変えました。PCB設計者の私たちも同じように、設計をできるだけ多くの視点から確認したいと考えます。これまでは2DのCAD環境で作業するしかありませんでしたが、現在は3Dの設計環境が利用できるようになってきました。こうしたツールを使って設計を進めない手はないでしょう。 PCB設計を3D環境で進めることには多くの利点がある 3Dの利点と従来の2Dでの設計私は記事を読む

最新の製造設備でPCBに基準マークを配置する必要はあるか

最新の製造設備でPCBに基準マークを配置する必要はあるか設計における基準マークの配置忘れは、ある種の「ホラー」です。 10年前、筆者はホラー映画鑑賞をやめました。若いときは単純に恐怖感を心から楽しみましたが、技術者としてのキャリアを開始するとともに、興味はアクションやSFに移りました。これはおそらく、仕事上の単純なミスが製造後の悲惨な悪夢につながったホラーストーリーを相応に経験していたからだと思います。筆者が電子機器設計の仕事を始めた頃、スルーホールコンポーネントが非常に一般的で、表面実装コンポーネントを目にすることはめったにありませんでした。マイクロコントローラー（MCU）のQFP（Quad Flat Package）が一般的になると、古いプラスチックリードチップキャリア（PLCC）のフットプリントから移行せざるをえませんでした。これは、QFPがPCBに直接実装できる一方、PLCCは追加ソケットを必要としたためです。チップ製造業者が、QFPや類似のパッケージを支持し記事を読む

複数のデザイン構成にPCB実装バリアントを使用すべき理由

複数のデザイン構成にPCB実装バリアントを使用すべき理由何年も前、筆者は既存の基板からコピーしたデザインを扱っていましたが、問題が1つありました。レイアウト上のいくつかの回路が、技術者が作成した回路図の回路と一致しませんでした。これによって多くの混乱が生じました。最終的には、設計が承認されて製造部門に送られた後で基板に加えられた編集が問題だったことが判明しました。実装バリアントを作成したことで、回路図との同期が失われたと同時に、基板に不用意な変更が行われたのです。手作業で実装バリアントを管理しようとした場合、このような問題が忍び寄ってくる可能性があります。これにより、設計が遅れたり、さらに悪いことには、発覚していないエラーのため不良基板が製造されるかもしれません。 PCB実装バリアントとその必要性同じ基板を、複数用途のため、実装時に異なる構成にできるよう回路基板を設計することは一般的です。これらの異なる構成は実装バリアントとして知られています。例えば、異なる電圧で動作させることができるよう電源供給を設計するケースがあります記事を読む

PCB製造でのシルクスクリーンに関する問題の発生を防止するには

PCB製造でのシルクスクリーンに関する問題の発生を防止するには 1996年のオリンピックをご覧になっていれば、最後まで奮闘したケリー・ストラグ選手のことを覚えていらっしゃる方もいるでしょう。ストラグ選手は足首を痛めた状態で最後となる2回目の跳馬を跳び、アメリカチームに金メダルをもたらしました。彼女が教えてくれたのは、最後までやり抜くことの大切さでしょう。とはいえ、私たちはそれが回路基板設計となると、プロジェクトの最後には気が緩んで油断してしまいがちです。デザインを製造にリリースする前の最後の作業の１つは、基板のシルクスクリーンとデジグネータを調整することです。しかし、この手順が他の設計作業ほど真剣にとらえられていないことは多々あります。その結果、製造業者によってデザインが却下され、修正するよう送り返されてくるケースもあります。今回は、PCBのシルクスクリーンに潜在するいくつかの問題とそれらを回避する方法について見ていきましょう。ケリー・ストラグ選手のように最後までやり抜く PCBのシルクスクリーンに潜在する問題とは皆さんのなかには、記事を読む

電子機器のアクティブ冷却技法の比較

電子機器のアクティブ冷却技法の比較電子機器にとって、冷却は極めて重要です。私がこれを痛感したのは、使っているノートパソコンのマザーボードが溶けたときでした。私は2010年に、グラフィックを多用するビデオゲームを試すため、当時最新のコンピューターを購入しました。その機械は非常に優れたグラフィックカードが搭載されていましたが、熱管理システムが小さすぎました。ゲームを遊び始めたとき、キーボードが触れないほど熱くなったことで、問題があると気付くべきでした。その直後、私のコンピューターは動かなくなりました。コンピューターを修理店に持って行ったところ、内部で何かが溶けていると告げられました。幸い保証期間内だったので、修理代は製造業者持ちでした。もしもこのコンピューターの設計に、もっと強力な冷却システムが組み込まれていたら、この事故は最初から避けられたかもしれません。機械が溶けてしまうような設計をしたくない場合、回路を常に適切に冷却できるよう、各種の冷却技法を検討するのがいいでしょう。選択肢として、ファン、イオン風発生器記事を読む

WS2812B LEDの設定とインターフェイスの方法

WS2812B LEDの設定とインターフェイスの方法笑いたい気分ですか? こんな話があります。私は数十年の経験を持つ設計技術者ですが、最近のLEDプロジェクトでほとんど絶望しそうになました。私はLEDというものが、制限用の抵抗と電源に接続された発光ダイオードと同様に単純なものだと思っていました。違うでしょうか? 数年前に私がアーキテクチャモデルの照明プロジェクトに従事していたとき、まさにそう考えていました。このプロジェクトでは、ビルディングと周囲をWS2812B LEDで照らすことになっていました。これは、その当時では新しく、一般的なタイプの統合LEDでした。しかし、従来のLEDとは異なり、このLEDを動作させるのは単に電源をオンにするだけでは終わりませんでした。これは、LEDが独自の方法でマイクロコントローラーと接続されるためです。マイクロコントローラーとLEDとの間の通信インターフェイスは単線式ですが、標準のUART シリアルインターフェイスとは異なり、厳密なタイミングが要求されます記事を読む

Intelは、オリンピックで未来の電子通信技術を披露します

Intelは、オリンピックで未来の電子通信技術を披露します編集クレジット: lazyllama / Shutterstock.com 私は、オリンピック観戦が大好きです。各国代表の一流アスリートがお互いに自身のスキルを試す姿は実にエキサイティングです。また、オリンピックは、開催国が自国の手腕を発揮するフォーラムでもあります。2018年のオリンピックで注目を集めるのは参加国ばかりではありません。先日、Intelがオリンピック委員会（IOC）とパートナーシップを結んだことを発表しました。これにより、Intelは、同社の優れた最新技術を公開できるようになります。公開される主な先進技術は、5Gと機械学習です。多くのハイテク企業が現在これらの技術開発でしのぎを削っています。2018年のオリンピックは、自動運転車、スマートシティー、モノのインターネット（IoT）などを実現するシステムにおける金メダリストの地位を確立する機会をIntelに与えます。 5G Michael Phelpsが北京でいくつもの世界記録を更新した年を、私は決して忘れないでしょう記事を読む

社内で放射電解強度の事前準拠テストを実行する方法

社内で放射電解強度の事前準拠テストを実行する方法素敵な瞬間が臭いによって台無しになった、そういう経験をお持ちでしょうか? かつて、少し前から気になっていた女性とデートをしました。全ては順調に運び、デートの最後に私は彼女を家まで送って行きました。彼女にキスしようとして身をかがめると……、口臭予防のミントキャンディを1粒渡され、おやすみのハグをされました。自分は良い雰囲気を出していると思っていても、実際には別のものが出ているということはよくあります。ワイヤレス回路にも同じことが言えます。設計とテストを行って、基板をEMCラボに送ったところ、基板からまるでニンニク臭のような電子的放射が出ていることが判明した、というような場合です。社内で事前準拠テストを実行すると、このような面目ない却下を避けることができます。機器に多少の費用がかかりますが、それによって何度もやり直さずに済みます。必要な機器が揃ったら、その使用法を学び、出力を読み取ります。幸い、スペクトラムデータは女性より理解しやすいものです。事前準拠テストの利点外出するとき記事を読む

伝導放出のテスト機器と低減のガイドライン

伝導放出のテスト機器と低減のガイドライン私が大学に通っていた頃、クラスの1つが非常に難しかったため、教授はいつも1週間前にテストの問題を渡してくれました。試験の前に何を勉強すべきか正確に教えられていても、多くの学生が不合格に終わりました。電磁両立性（EMC）の伝導放出解析も同じようなものです。デバイスが電源を通して、電力網に多くのノイズを返していないかどうかをチェックする必要があります。これを行わないとFCCにより、公共電源を破壊する存在と見なされます。電源を経由して電力網へ返されるEMIに関して、デバイスの事前テストを行うことは難しくありません。しかし、最終的なチェックを行うとき、多くの製品は不合格になります。最終段階で不合格になると、時間と費用の両方に大きな損失となります。適切な機器を用意し、いくつかの事前準拠テストを行うことで、このような事態をすべて回避できます。また、PCBの設計と電源を調べ、発生源で伝導の問題を完全に解決しておくのも良い考えです。事前準拠テストの利点大学の頃の話に戻りますが記事を読む

FRAMメモリーによる、組み込みシステムデータの記録の簡素化

FRAMメモリーによる組み込みシステムデータの記録の簡素化選択肢が明確な場合、決断はより簡単です。白黒、正誤などの選択では、選択後に後悔することはありません。ところが、白黒に加え、多くの色合いのグレーからいずれかを選択するとなると、本当にストレスです。強誘電体メモリー（Ferromagnetic Random Access Memory、 FRAM ）が商業市場に流通し、複数の色合いのグレーからいずれかの選択を迫られるようになるまでは、二者択一の選択に安住していました。このときまで、組み込みシステムデータの記録用ハードウェアの選択肢は、スタティックRAM（Static Random Access Memory、SRAM）とフラッシュのみでした。プレFRAM時代に仕事をした方々には、フラッシュの比較的低い書き込み耐久性によるSRAMデータインテグリティーの問題について妥協しなければならなかった私の苦労をご理解いただけると思います。そのような経験のない方々のために説明します。 FRAMとSRAMおよびフラッシュの比較記事を読む

アナログGNDおよびデジタルGND接続にスターポイントを使用する方法

アナログGNDおよびデジタルGND接続にスターポイントを使用する方法私にとってデートで一番難しいのは、そもそも人に会うことです。私は技術者なので、生活の大部分をコンピューターの前で過ごし、いろいろな人と話をすることがありません。それが、デートサイトやデートアプリが素晴らしいアイデアだと思う理由の1つです。他の方法では全く不可能であろうつながりを持つのに役立ちます。他の人と絆を結ぶことは困難ですが、アナログGNDプレーンとデジタルGNDプレーンをリンクするのは、さらに困難です。ノイズが多いデジタルチップは、敏感なアナログ回路に干渉する場合があります。したがって、この2つは離す必要がありますが、一方で同じGNDに参照される必要もあります。プレーンを行き当たりばったりに接続すると、解決できないほど問題が発生する場合があります。そこでスターGNDの出番です。スターGNDでは、デジアナ混在信号回路の異なるGNDを結合できます。デジアナ混在信号接地の問題デートと同じように、デジアナ混在信号PCBの接地は、多くの問題と解決策があり複雑です。ご存知のように記事を読む

5G移動通信インフラにおけるMassive MIMOの利点

5G移動通信インフラにおけるMassive MIMOの利点編集クレジット: PureRadiancePhoto / Shutterstock.com 今は南カリフォルニアに住んでいますが、生まれはテキサスです。聞いたことがあるかもしれませんが、そこには「テキサスでは何でも大きい」という言い回しがあります。私が親戚中で一番背が高いので、私にはそれが本当であることが分りました。Massive MIMO（multiple input multiple output）アンテナアレイの背後にある精神もテキサスで生まれたと考えたいです。MIMOは何年も前からありますが、Massive MIMOは、特に5G分野で、注目され始めたばかりです。5Gは、高速で低遅延を可能にしますが、それには、Massive MIMO独自の利点を活用する必要があります。これらの利点には、優れたスペクトル効率やユーザー追跡などがあります。このテクノロジーを使えば5Gを実現できます。 Massive MIMOとは何か? 「テキサス」に真正面から向き合うと、多くの人は及び腰になります記事を読む

RS485はワイヤレス通信テクノロジーの時代を生き延びられるか

RS485はワイヤレス通信テクノロジーの時代を生き延びられるか私は、携帯電話業界に最近復帰したNokia 3310をこよなく愛しています。この製品を使ったことがないなら、あなたは近年の歴史において最も信頼性と耐久性が高い携帯電話の1つを知らないことになります。2000年初期とは異なり、現在ではくるみ割り器としても使えたり、高所からの落下にも耐えられたりする携帯電話は滅多に見られません。電子設計において、これと同じような堅牢性と信頼性を持つのが、RS485通信です。Nokiaと同様に、私はRS485をいつまでも使い続けるつもりです。しかし、ワイヤレス通信テクノロジーが日々ますます遍在的になるにつれ、この多くの実績のあるプロトコルも過去の遺物となってしまうのであろうかという考えに駆られることがあります。 RS-485とアプリケーション私はNokiaを愛していますが、以前に文字にも電話にも応答しない女の子とデートしたことがあります。彼女が会話さえ拒否するようになるまで、私はこれを問題とは思っていませんでした。結局のところ、人間関係も電子回路も記事を読む

IoTストレージ技術: 超低消費電力CBRAM

IoTストレージ技術: 超低消費電力CBRAM ずっと昔、あのフロッピーディスクを使っていたことを覚えていますか? 私のコンピューターにフロッピーディスクドライブが2つ付いていたのを覚えています。一方のドライブにプログラムの入ったディスクを入れ、もう一方にデータ用のディスクを入れていました。そのうち、ハードディスクという驚くべき発明品が登場し、保管容量は爆発的に増えました。メモリ容量は、まだ増加を続け、今ではサイズは、それほど有用な要素でなくなりつつあります。モノのインターネット（IoT）の場合、エネルギー消費が次の重要項目です。スマート家電からスマートシティまで、あらゆるものが構想されており、これらが機能するには、非常に消費電力が低いメモリが必要となります。そこで、超低消費電力CBRAM（導電性ブリッジングランダムアクセスメモリ）の出番です。Adestoは、他のストレージ技術の1/100の電力で動作できるかもしれない、この技術を推進している主要な企業です。もはやこれらは必要ありません。低消費電力の要件先ほど記事を読む

シームレスで便利な未来のウェアラブル技術

シームレスで便利な未来のウェアラブル技術若い頃、私はある種のオタクでした。今でもそうかもしれません。最も目につくオタクの兆候は、ファッションセンスの欠落でした。ワードローブにあったのは、夏以外いつも着ていたハイソックス、カーゴショーツ、茶色いパックマンのパーカーだけでした。私の関心は、自分の見た目より小さな機器や装置にありました。今でも、洋服より電子機器に興味はありますが、この2つの間の境界線は消えつつあります。現在のウェアラブル技術は、時としてかっこ悪く、流行遅れの感があります。そのような理由で、将来のウェアラブル技術は、私たちが既に身につけているものにシームレスに統合されることになるでしょう。ただし、見た目だけが問題というわけではありません。ウェアラブル界では使い勝手も重要な要素です。次世代のデバイスは、現在の製品より簡単に操作できる必要があります。シームレス Heelysのローラーシューズを覚えていますか? 私は1足も持っていませんでしたが、ローラーシューズを履いた子供たちはとにかく最高にクールでした記事を読む