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Excel スプレッドシートを使用したキャパシタのインピーダンス対周波数のモデリング Excel スプレッドシートを使用したキャパシタのインピーダンス対周波数のモデリング 1 min Whitepapers 以前の記事 で述べたように、2日間の設計コースのクラスノートに基づいて、電源サブシステムの設計を正しく行うことは、今日の高速PCB設計プロセスで最も難しい側面です。このプロセスの主要な側面は、最終製品で適切に機能するように電源をモデル化することです。このモデリング努力の重要な部分は、キャパシタのインピーダンス対周波数をモデル化できるようにすることに焦点を当てています。これは十分に単純で、Excelスプレッドシートを使用して行うことができます。 この記事では、キャパシタの集団がどのように選ばれるか、この努力の一環としてExcelスプレッドシートがどのように使用されるか、キャパシタを分析するためのSPICEモデルがどのように作成されるか、そして実際の回路と完全なPDNの要素に対する結果の予測がどれほど近いかを説明します。この記事で強調されるのは、Alteraから無料で提供されている PDNツールです。 キャパシタのインピーダンス対周波数を支配するものは何か？ Excelスプレッドシートを使用してキャパシタのインピーダンス対周波数をモデル化する方法について詳しく説明する前に、 キャパシタがどのように振る舞うかを理解することが重要です。 キャパシタには3つの要素があり、それらは以下の通りです： キャパシタ自体。 キャパシタと取り付けリードのインダクタンス。 導体の抵抗。 上記の要素は直列に発生し、RFエンジニアは結果として得られるデバイスを一連の調整回路としてラベル付けします。 キャパシタの振る舞いを理解するには、以下の基準に基づきます： 低周波数では、インピーダンスは非常に高いため、キャパシタの振る舞いは見えません。 高周波数では、キャパシタはインダクタとして機能します。 図1は、2つの一般的なキャパシタのインピーダンス対周波数を示しています。 低周波数では、キャパシタのインピーダンスは予想通りです。最終的に、寄生インダクティブリアクタンスとキャパシティブリアクタンスは一つの周波数で等しくなり、共振時のLC回路のように互いに打ち消し合います。グラフの下部では、キャパシタのインピーダンスはESR（等価直列抵抗）に等しくなります。 注：ESRは、コンポーネントリードを作る導体の有限の電気伝導率によるすべてのコンポーネントの寄生抵抗です。 コンデンサのグループは、回路内でのコンデンサの配置方法に依存して、直列共振と並列共振を示すことがあります。各共振は、特定の周波数（または周波数群）でインピーダンスが最小になるときに発生します。共振周波数の周辺では、コンデンサは電源で最も有用ですが、比較的狭い周波数範囲でのみ有用です。有用な周波数をより広い範囲に拡大することは、PDNで複数のコンデンサを使用する理由の一つです。 適切なインピーダンス計算 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 5 min Blog 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
電力サブシステム設計のためのPDNインピーダンス測定 電力サブシステム設計のためのPDNインピーダンス測定 1 min Blog 電力サブシステムが適切な電力を供給するためには、カスタムテストプローブを使用して周波数に対するPDNインピーダンス測定を行う必要があります。 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 2 min Blog 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 Designer形式のTIDA-00733 無作為に選んだ部品「TIDA-00733」をTI社のホームページから検索し、現れたページを調べました。これは、車載デジタルアンプ用のICです。 このページでは、BXL形式の部品ライブラリ、リファレンスPCBの回路図とPCBのCADデータ、及びGerberデータが提供されています。 まず、部品そのものについては、パッケージの種類ごとにBXL形式の部品ライブラリと3Dモデルが用意されており、Altium Designerですぐに利用する事ができます。 型番 パッケージ | ピン数 CAD ファイル（ 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 1 min Blog 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。 電子製品ライフサイクルに何が影響を与えるのか？ エレクトロニクスのライフサイクルは、いくつかの理由で短くなっています。エレクトロニクスにおいて、製品のライフサイクルは部分的にはその機能を実現するコンポーネントのライフサイクルに依存します。製品の寿命を通じて長いライフサイクルと再設計の回数を少なくすることを望む設計チームは、NRNDまたは廃止されたコンポーネントの原因を理解しています。これはビジネス上の問題でもあります：製品がコンポーネントの廃止とは無関係な理由で突然廃止されることがあります。 急速な技術開発と消費者の注意が短くなるこれらの日々において、任意の製品のエレクトロニクスのライフサイクルを予測することは難しくなります。ここでは、電子製品のライフサイクルに影響を与える要因のいくつかを紹介します： 消費者の需要。これはビジネス上の問題であると同時に設計上の問題でもあります。消費者の好みは時間とともに変化します。 競合製品のリリース。競合が市場シェアを脅かす製品をリリースすると、あなたの設計は適応する必要があります。これはハードウェアレベルでの変更を強いるかもしれず、再設計を引き起こす可能性があります。 コンポーネントの廃止。製品のコンポーネントがNRND廃止された場合、製品を大規模に生産し続けるためには製品を更新する必要があります。または、完全に新しい製品に置き換えるべきです。 新しいコンポーネントはより多くの機能を提供します。この点と前述の陳腐化に関する点は相互に排他的ではありません。しかし、コアコンポーネントの新しいバージョンが利用可能になると、設計中の現行コンポーネントが陳腐化するリスクが高まります。新しいバージョンが利用可能であれば、コンポーネントがNRND（新規設計非推奨）になる可能性がありますが、完全に廃止される前に生産が続けられることもあります。 下の画像では、進行中のプロジェクトの最近のリビジョンに対してActiveBOMドキュメントを開きました。設計プロセスの早い段階でサプライチェーンを確認しなかったため、在庫切れのコンポーネントやいくつかの陳腐化したコンポーネントを交換する必要がありました。デザイナーは、すでにシンボルとフットプリントを持っていた信頼できるコンポーネントに固執しました。幸いにも、これらの陳腐化したコンポーネント（下のショットキーダイオードを参照）はすべて標準的なパッケージングを持っていたので、再設計は迅速に進みました。もっと悪い状況になり得ました；中心的なSoCが陳腐化していた場合、私たちは（ボードとファームウェアのレベルで）大幅な再設計に直面していたでしょう。 このデバイスの長期ライフサイクルは短く、NRNDおよび陳腐化したコンポーネントが含まれています。製品を繰り返しリリースする場合、設計チームはその寿命を延ばすために代替コンポーネントを選択する必要があります。 この製品の再設計はどの程度広範囲にわたる必要がありますか？これはオープンな質問です。標準パッケージの受動部品のような単純なコンポーネントの場合、再設計はそれほど広範囲には及びません。熟練した設計者であれば、これらを比較的迅速に実装できます。SMD受動部品は標準パッケージで提供される傾向があるため、回路図とPCBレイアウトで代替コンポーネントを簡単に交換することができます。ICやSoCの場合、デバイスにコンパイルする任意のコードの前方互換性をコンポーネントメーカーに依存しなければならないため、巨大なリスクを負うことになります。コンポーネントがもはや調達できなくなるまで待つのではなく、適切な代替品に今すぐ交換する方が良いでしょう。 特殊なIC、特殊なSoC、センサー、またはその他のコンポーネントを備えた組み込みシステムの場合、必要とされる再設計はより広範囲に及び、製品のファームウェアにまで及ぶことがあります。標準的なIP（例えば、Arm Cortexコアで動作するMCU）を使用するよく知られたベンダーを選択している場合、ファームウェア開発に必要なライブラリは小さな変更で済むため、再設計や開発作業の範囲が縮小されます。 クラウドで電子機器のライフサイクルを管理する チームの全員が早期にコンポーネントのライフサイクル情報にアクセスでき、設計のライフサイクルステータスを追跡できるようにすることで、リデザインを予測する管理プロセスを作成できます。これは、適切なクラウド協業ツールを使用して、設計データをチーム全員と共有することにかかっています。 チーム全員が製品およびコンポーネントのライフサイクルの可視性を必要とする場合は、Altium 365上のAltium 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 1 min Blog 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。 BXLファイルとUltra Librarian 調べてみると、このBXL形式のファイルはEMA Design Automation社の「Ultra Librarian Viewer」というライブラリビューワで使われているものであることがわかりました。Ultra Librarian Viewerでは、このBXLファイルを読み込み、その内容を表示させるだけでなくAltium Designerを含む各社のライブラリフォーマットで保存できます。要するに、部品メーカーからBXL形式で提供されている部品ライブラリを読み込み、Altium Designerの部品ライブラリに変換する事ができるわけです。 ちなみに、Ultra Librarianのホームページによると、ルネサス、MICROCHIP、ANALOG DEVICES、マキシム、Power 記事を読む
Altium Designer 21でマルチレイヤースタックアップを設計する 平面容量のない4層PCBスタックアップの設計 1 min Blog 一見すると、4層PCBの設計は簡単な作業のように思えるかもしれませんが、他のボードと同様に、適切なレイアウトとスタックアップが必要です。Kella Knackは、マルチレイヤースタックPCBを成功裏に設計する方法について専門家としてのアドバイスを提供しています。 記事を読む