Mobile menu
PCB設計
ホーム PCB設計

PCB設計

業界をリードする専門家によるPCB設計の最新情報をご覧ください。

Learn How Altium Supports PCB Designers
Filter
見つかりました
Sort by
役割
ソフトウェア
コンテンツタイプ
適用
フィルターをクリア
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
片面基板の設計の要点 片面基板の設計の要点 1 min Blog 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、ただ一つの銅箔面で全ての配線を完結しなくてはなりません。片面基板の設計ではこの事によって生じるさまざまな課題を解決しなくてはなりません。 例えば、片面基板では配線を交差させる事はできません。またプリント基板は電子部品間の端子間を接続し回路を形成するという役割の他に、部品を固定するというもうひとつの役割がありますが、片面基板ではこの事に対する特別な配慮が必要になります。 ストレスに耐えうる強度を得るために 片面基板に於いても、両面基板と同等の精度でエッチングや穴加工を行う事ができます。しかし片面基板でよく使用される紙フェノール基板は、両面基板で使われるガラス基板ほどの強度は無く、熱に対しても敏感です。このため、精細な配線パターンを用いると断線の危険性が高まります。 また、スルーホールが形成されませんので、片面に置かれたパッドだけで部品を保持しなくてはなりません。このため、大きなサイズのパッドを使って、穴加工後の箔残りを十分に確保しなくてはなりません。 配線パターンの幅 両面基板ではピン間3本の線幅基準である、0.14mm幅の配線パターンが当たり前のように使われます。しかし、紙フェノールの基材を使う片面基板では、強度が不十分な上に熱による収縮・膨張によって断線が起こりやすくなります。このため、片面基板ではピン間2本またはピン間1本の線幅基準である、0.2mm～0.3mm程度を最小線幅とします。この最小線幅は、基板のサイズや用途を考慮してケースバーケースで決める事が必要ですが、もし0.2mm以下の線幅で配線する場合には、ガラス基板を用いるのが一般的です。 尤も、実際に片面基板が使用されている例を見てみると、1,27mm程度 のグリッドを使って、0.5mm以上の線幅で配線されている場合が多いようです。 片面基板のパットサイズ 片面基板ではスルーホールが形成されない為、部品を半田面のパッドだけで支えなくてはならず、両面基板よりもパッドサイズを大きくしなくてはなりません。小型の抵抗やコンデンサ、ピン数の多いICなどでも、穴径に対して1.0mm以上大きいサイズのパッドを用いて、穴加工後の箔残りを0.5mm程度確保します。 また重い部品や、バッテリーなどの保守性が求められる部品に対しては、穴径 + 記事を読む