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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 1 min Blog 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。デフォルトの10ミルルールには例外が存在し、特に密度や複雑さが増すと、全く異なる設計ルールのセットが存在することがあります。例えば、ボールグリッドアレイ（BGA）フットプリントを持つ集積回路（IC）の下の領域などがそうです。 密度が増加するにつれて、または信号エッジレートが増加するにつれて、これらのルールが他の単位や複雑さのレベルでリストされることは珍しくありません。 PCB設計ルールは製造能力に合わせるべきです 私はよく「6ミルルール」で設計することを好みます。なぜなら、オンライン注文手続きを使用してPCB製造業者を通じて素早く小さな設計を行うからです。新しいPCBの設定をする際には、使用したいPCB製造の範囲と PCB製造予算の見積もりを決定します。 ルールセットと製造業者のタイプが決まったら、製造能力を調べてAltium Designerが理解できるルールやポリシーに翻訳する必要があります。しばしば、そのベンダーの能力をほぼ一行ごと、統計ごとに表す一般的な「xミルルール」ルールセットに加えて、ベンダー固有のルールセットを作成します。 複雑さが増すにつれて、それに応じてルールセットを適応させ、それが表す製造上の妥協点を理解することが重要になります。製造プロセスを理解することは、これらの場合に役立ちます。例えば、ボードの中心部はドリルから銅への登録が最も良好で、ルールをより柔軟に適用できる場所かもしれません。別の見方をすると、ルールを曲げ、製造能力を押し上げる必要がある場合には、可能な限り成功の確率を統計的に高めることが最善です。 デフォルトの設計ルールや IPC基準で定義されている典型的な導体間クリアランスに加えて、組み立て欠陥を生じさせることなく密度を高める必要がある場合に考慮すべき他のクリアランスがあります。これらのクリアランスには、多くの設計者がデフォルト値をそのまま使用することが多い、はんだマスク（または「はんだレジスト」）とシルクスクリーンが関係します。代わりに、Altium Designerが不必要なエラーを引き起こさないように、カスタム値を設定してください。 はんだマスクスリバー もし非常に高密度の設計を行っていて、パッドのクリアランスが非常にタイトになり始めた場合、パッド間に残るはんだマスクのスリバーを単純に除去できるエリアを定義することが理にかなっています。コンポーネントのパッド周りにはんだ抵抗の拡張が定義されている場合、マスクの開口部が重なっていれば、パッド間に残るはんだマスクはすでに除去されます。これにより、信頼性のある製造が難しい小さすぎるはんだマスクのスリバーを自動的に除去できます。 このルールは、特定のパッドクラス、特定のネット、さらには特定のフットプリント間のはんだストップマスクのスリバーを管理する簡単な方法を提供します。例として、上の画像では、1206フットプリントとすべてのパッド間の最小はんだマスクスリバーに制約を設定しました。異なる層間、異なるパッドクラス間で個別のルールを適用することができます。 はんだマスクの拡張 ルールを曲げる別の例は、高密度のピンやパッドの周りのはんだマスクの拡張を減らし、ピン/パッド間に十分なはんだマスクが残るようにすることです。これにより、 はんだダムとして機能し、組み立て中のはんだブリッジを防ぐことができます。これは明らかにトレードオフであり、はんだ抵抗のミスレジストレーションの余地が少なくなり、はんだ付けの可能性やはんだブリッジの可能性に影響を与える可能性があります。 記事を読む
電力消費を知る 電力消費の計算方法 1 min Blog 個々のコンポーネント、電気ブロック、あるいは電子システム全体の消費電力を理解することは、電子エンジニアにとって不可欠です。これは、コンポーネントの最大限度を超えないようにするだけでなく、消費電力がシステムの電圧と電流に関連しているため、入力側または出力側の未知のパラメータを計算することも重要です。この記事では、電子設計における消費電力を分析するための私の実践を説明します。 消費電力の計算方法：基本中の基本 まず、私の分析方法の基礎となる消費電力について説明します。電力に関する最初のルールは次のとおりです：システムの入力電力は常に出力電力よりも大きく、その逆はあり得ません。つまり、コンポーネント内で常に一部の電力が損失（Ploss）し、これがその消費電力です。したがって、消費電力の式はPin–Poutです。 基本的な消費電力の流れは図1に示されています。システムに電力を入力すると、その電力の一部がシステム内で熱として失われ、出力電力が減少します。したがって、出力電力は入力電力よりも少なくなければなりません。 ほとんどの電力損失は最終的にコンポーネント内部の熱となります。これは一般に電力散逸と考えられています。アクティブコンポーネントの場合、全体の電力の一部が他のエネルギー形態に転送されることがあり、これは一般に電力消費と見なされます。例えば、LEDでは、電力は発光（電力消費）と熱（電力散逸）から成ります。したがって、電力散逸は熱であり、電力消費はシステムから得たい電力です。電力散逸の公式では、例えば電気から光への電力転送は分析せず、システムやコンポーネントがどれだけ電力を散逸させるかのみを扱います。 第二のルールは、電力と電圧、電流の関係です。ご存知の通り、これはシステムの電流消費によって加えられた電圧を乗じたもの、つまり P = UI です。電圧と電流の関係は、抵抗またはインピーダンスであり、これはお馴染みのオームの法則 U = RI または U = ZI です。これら2つの方程式とその組み合わせにより、私たちは全ての電力散逸計算を行います。これらの法則が常に有効であることを覚えておくことは良いことです。加えられた電圧が5Vで、電流が1Aの場合も、5Ωの抵抗を通る場合も、加えられた電圧が1Vだが電流消費が5Aで、0.2Ωの抵抗を通る場合も、同じ電力が得られます。どちらの場合も、電力散逸は5Wであり、電圧と電流を使って計算するか、電流と抵抗を使って計算するかに関わらずです。電流ベースの計算では、P = RI² 記事を読む
直列終端伝送線路の電圧と電流の波形 直列終端伝送線路上の電圧と電流の波形 1 min Blog 私たちの本、 Right the First Time, A Practical Handbook on High Speed PCB and System Design、第1巻および第2巻、また、私たちの現地および公開コースでは、直列終端伝送線の価値について語っています。このタイプの伝送線では、線が充電されている場合を除き、電力は使用されません。これにより、最小限の電力で多くの計算を行うことができます。しかし、このタイプの線の動作を明確に理解することは混乱を招くことがあり、少し難しいです。特に、この操作がどのように機能するかを視覚化することは難しいです。この記事の目的は、この伝送線の動作を明確にし、それを示すグラフィックを提供することです。 基本 直列終端伝送線は、不一致の出力インピーダンスを持つ CMOSデバイスを接続するための主要な方法です。以下の議論では、参照されるすべてのデバイスはCMOSデバイスです。CMOSデバイスは、ECL技術の終焉をもたらしました。なぜなら、ECLでは何をしても、線は常に電力を引き出し、大型機械での重大な冷却問題を引き起こしたからです。 図1は、50オームの伝送線が接続された典型的な5V CMOSドライバーと受動的なCMOSレシーバーです。 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 1 min Blog 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、すべてのコンポーネントを単一のリポジトリに簡単に配置できます。これには、Octopart、パーツ作成サービス、またはGitHubリポジトリからダウンロードした可能性のある製造元のCADモデルが含まれます。その後、チームの他のデザイナーがあなたのコンポーネントにアクセスし、必要なコンポーネントを新しいプロジェクトで使用するための新しいコンポーネントライブラリにダウンロードできます。これがAltium Designerを使用してAltium 365プラットフォームを通じてどのように機能するかです。 ライブラリ共有 vs. コンポーネント共有およびプロジェクト共有 以前のブログで、Altium Concord ProとAltium Designerを使用してプロジェクトリリース機能を使用し、コンポーネントデータを再利用する方法を見てきました。これはすべて、設計データを安全なオンラインリポジトリに保存できるAltium 365プラットフォームを通じて有効になります。これは3つの方法で行うことができます： コンポーネントの作成。Altium Designerの標準機能を使用して個々のコンポーネントを作成し、プロジェクトパネルからワークスペースにこれらのコンポーネントを追加することができます。その後、Altium DesignerのコンポーネントパネルまたはWebインターフェースを通じてコンポーネントにアクセスできます。 プロジェクトリリースを通じて。プロジェクトリリースを作成すると、回路図シンボルやPCBフットプリントライブラリを含むすべての設計データを共同作業者と共有できます。共同作業者は、プロジェクトリリースからライブラリをダウンロードし、他のプロジェクトで再利用することができます。 記事を読む
なぜPCBの電源レールは低インピーダンスである必要があるのか PCBパワーレールが低インピーダンスである必要がある理由 1 min Blog 電源レールが何であるか、それがどのように機能するか、そして恐怖が悪い設計決定を下す原動力となる方法について学びましょう。 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 1 min Blog 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、今となっては配線用のオブジェクトとして使用するメリットはほとんど無くなってきています。 しかし、SMTパッドのソルダーレジストを、実オブジェクトで定義したい場合などには便利です。フィルは、マウスを一回ドラッグするだけで作成でき、大きさの変更もハンドル又はプロパティパネルで縦（Width）と横（Length）の２カ所を修正するだけで済み、回転も簡単です。また、作成時には外形の平行度が常に保たれ、狂いの無い四角形を迅速に配置できます。 「リジョン」– 複雑な形状の面パターンをマニュアルで作成 リジョンは、マウスのクリックで順に頂点をクリックしていく事によって、複雑な形状の面パターンを作成する事ができます。また、基板外形を作成する時のように、[J] - [L]（Jump to Location）ショートカットを用いて、数値入力で精密な多角形を作成する事ができます。もちろん円弧で外形を描く事や、配置した後の直線部分を円弧に変更する事もできます。このリジョンには自動ベタ抜き機能は無く、異形パッドやスイッチの接点、RF回路などに対して、決められた通りの形状の面パターンを配置したい場合などに適しています。 「ポリゴン」-自動ベタ抜き機能により、複雑な面パターを瞬時に作成 ポリゴンは、３つの面パターンオブジェクトのうち、最も多彩なものです。障害物に対するクリアランスを保ちながら、空いているスペースを面パターンで埋めつくす事ができます。これは、「自動ベタ抜き」とも呼ばれます。このポリゴンの外形（領域）は、リジョンと同様の方法で作成・変更ができます。 ポリゴンの編集・管理機能 ポリゴンではその「自動ベタ抜き」のすばらしさだけに目を奪われがちですが、それだけではなく、編集や管理の為の機能も充実しています。 カットアウト機能では、領域の内部を切り抜く事ができます。また、作成済みの領域を分割する事もできます。さらに、ポリゴンの形状・属性をプロパティパネルによって編集でき、基板上に配置された複数のポリゴンを包括的に管理できる、ポリゴンマネージャ（Polygon Pour 記事を読む
PCB用のスキーマティック・ネットリストとは何ですか？ PCB用のスキーマティック・ネットリストとは何ですか？ 1 min Thought Leadership 次の素晴らしい回路図を作成した場合、設計ソフトウェアの背後には多くのことが行われています。回路図内のコンポーネント間の接続は、少数の論理的および電気的識別子に還元することができます。回路図は異なるコンポーネントとピン間の接続を示すグラフィカルな画像を提供するかもしれませんが、設計についてすべてを本当に理解するためには、重要な文書が必要になります。 回路図のネットリストは、実際のPCBを作成するために設計ソフトウェアの複数の機能で使用される中心的な情報の一つです。回路図のネットリストは、電気的接続情報を提供するとともに、設計データの機能構造を単一のデータセットで反映します。データを再利用する必要がある場合や、シミュレーションツールで電気的接続を迅速に定義する必要がある場合、ネットリストは回路図設計からこれらの他のツールへの移行を助けてくれます。また、設計レビューの一環として、製造業者にネットリストのコピーを提供する必要もあります。PCB設計ソフトウェア内のネットリストの正確な構造をもう少し詳しく見てみましょう。 スキーマティックネットリストには何が含まれていますか？ さらに進む前に、EDAソフトウェアで使用されるネットリストには、IC設計やPCB設計用の異なるタイプがあることを理解しておく必要があります。これらのネットリストは、ロジック、コンポーネント間の接続、および階層的な関係を定義することができます。ネットリストは、設計の構造と機能を要約するための強力なツールです。ネットリストにはグラフィカルな情報は含まれていません。これはスキーマティックドキュメント自体に含まれています。 それはそうと、回路図とそのネットリストは密接に関連しています。ネットリストは回路図から生成することができるし、回路図（ フラットまたは階層的）はネットリストから生成することもできます。PCB回路図の情報に関して言えば、ネットリストには複数のデータエントリが含まれ、各エントリには以下の情報が含まれます： ネットラベル：スキーマティック内の特定のネットに付ける名前です 参照指定子：ネット上に接続されたコンポーネントのための指定子です ピン番号：ネット上の各コンポーネントはいくつかのピンを持っているため、ネット上の各コンポーネントのピン番号がネットリストに表示されます スキーマティックのネットリストの読み方を知っていれば、回路がシミュレーションの準備時にSPICEネットリストにどのように変換されるかを見ることができます。また、サードパーティのライブラリからのネットリストに見つかるかもしれないエラーをトラブルシューティングすることもできます。 回路図をキャプチャして初期レイアウトにインポートすると、回路図のネットリストデータが使用されて、未配線のレイアウトで見られる接続線が作成されます。回路図にこれ以上の変更を加える必要がない限り、ボードを配線する際に設計データが一貫していることを確信できます。ただし、製造前に BOMとガーバーファイルが回路図とネットリストの情報と一致していることを確認する必要があります。 製造業者がネットリストをどのように使用するか 設計レビュー中に、回路図のネットリストのデータがGerber、BOM、および回路図のデータと比較されます。ネットリストとこれらのドキュメントの1つ以上の間に不一致が見られることはよくあります。これは、ほとんどの場合、設計が完了する前にネットリストとBOMをエクスポートした結果であり、設計を送信する直前の最後の変更により、BOM、ネットリスト、およびGerberを再構築して、すべてのデータが一致していることを確認する必要があります。これが繰り返しに聞こえるかもしれませんが、低品質の製造業者を使用して不良のボードのバッチを郵送で受け取るよりはましです。 製造業者は、ネットリストを使用してベアボードテストの要件を定義します。ネットリストの接続性は、ベアボードテストプロセスに使用されるテストフィクスチャにプログラムされます。ODB++データファイル形式は、ネットリストをパッケージから生成できるため、製造において好ましい形式です。それ以外の場合は、Gerberファイルと一緒にIPC-D-356ネットリストを送信することをお勧めします。これにより、ベアボード製造前に徹底的な比較が可能になります。 古いプロジェクトのネットリストを捨てないでください デザインの再利用は新しい概念ではなく、 頻繁に使用するライブラリや回路ブロックを保持することから全てに及びます。異なるEDAアプリケーションからの設計データを希望のプラットフォームにインポートすることは難しい場合があります。次の設計は古い設計のバリアントであるかもしれませんし、元の回路図/レイアウトの特定の機能ブロックを参照する必要があるかもしれません。古いプロジェクトからのネットリストを保持しておくことで、元のレイアウトや/および回路図データが破損しているかアクセスできない場合でも、新しい設計プラットフォームでそれらを再構築するのに役立ちます。 回路網リストに配置されたデータは特定の形式で高度に構造化されているため、異なる設計プラットフォームは新しい設計を構築する際に互いの回路網リストを再利用することができます。古い設計のコンポーネントに対してモデル、回路図シンボル、PCBフットプリントを持っていれば、新しいソフトウェアで元の設計を手動で再構築する必要はありません。回路網リストからネット名、参照指定子、ピン番号を読み取ることはできますが、古い回路網リストから設計を迅速に再構築できる設計ソフトウェアを使用する方がはるかに良いでしょう。 Altium 記事を読む