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設計にフェライトビーズを使用してEMIを低減する方法 設計にフェライトビーズを使用してEMIを低減する方法 1 min Blog PCB設計者 電気技術者 PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 「ロケット科学みたいに、さっぱりわからない」というのはよく使われてきた言い回しです。小さなJimmyは九九までロケット科学のようだと言っていました。今日では「ロケット科学」を「電磁気干渉」と置き換えるべきでしょう。EMIは多くの人々がぼんやりとしか理解していないものの1つです。この理由から、私は 正しい接地方法、 AC/DC回路、 高速配線、 差動ペア配線などについて記事を書いてきました。順番から、次に書くべきなのはフェライトビーズを使用してEMIを低減する方法でしょう。フェライトを使うのは少々面倒なので、まず その背後にある理論を理解することが重要です。ほとんどの電子部品は本質的にプラグアンドプレイです。しかし、フェライトはシステム内に設計して組み入れる必要があります。理論を理解すれば、LCフィルター、GNDプレーンと電源プレーンの分離、ソースのノイズのフィルタリングなどを実践できるようになります。 フェライトのLCフィルター 設計者は多くの場合、フェライトビーズのことをローパスフィルターと考えようとします。これらは確かに高周波をブロックしますが、特定の帯域しかブロックしません。それより上の帯域では、固有の容量が優先します。ビーズ自体はローパスフィルターではありませんが、バイパスコンデンサーと組み合わせてローパスフィルターにすることができます。この場合、本質的にLC（コイルとコンデンサー）フィルターとして機能します。フェライトビーズをこのように使用するときに大きな問題の1つは、LC共鳴です。 重要な点を先に述べると、回路の電源ラインにフェライトビーズを使用する場合、バイパスコンデンサーが必要です。低い周波数ではフェライトビーズはコイルとして機能し、電流の変化に抵抗します。すなわち、集積回路が電流のスパイクを引き出そうとすると、ビーズはそのピークに抵抗し、回路の動作の妨げとなります。バイパスコンデンサーは電荷を保存し、これらの電源スパイクを供給するために必要です。またバイパスコンデンサーは一般的にも良いやり方です。 コンデンサーとフェライトを設置したら、高周波をフィルタリングして除去できます。フェライトビーズには、LCフィルターに使用される通常のコイルと比較して、いくつかの利点があります。フェライトビーズは低い周波数で ロールオフが急速です。また、固有の抵抗が存在するため、発生の可能性がある共鳴を減衰させるため役立ちます。多少の減衰能力はあっても、LC共鳴は依然として発生する可能性があります。 大きなコンデンサーを使用するときは、特にリスクが大きくなります。共鳴が発生した場合、 最大10dBのゲインを招くことがあります。フィルターの設計では共鳴を避けるよう注意してください。 フェライトビーズとバイパスコンデンサーを使用して信号をフィルタリング デジアナ混在信号のGND/電源プレーンの分離 EMIが回路内を伝搬する主な手段の1つは、GNDおよび電源プレーンです。混在信号回路では、単一のGND/電源プレーンがアナログ信号とデジタル信号の両方に使用されるため、特にこれが一般的となります。このため、 GNDと電源のプレーンを別にするのが最良ですが、GNDは依然として同じ相対電圧に参照される必要があります。これらの問題から極めて困難な課題が生み出されますが、この課題を解決するためにフェライトビーズが役立ちます。 フェライトビーズは、 アナログとデジタルのGND/電源プレーンを接続するために使用できます。この方法により、両方のプレーンは依然として同じ電圧に参照されますが、互いに絶縁されるようになります。ビーズは、通常ならプレーンから別のプレーンへ直接転送される ノイズをブロックできます。 記事を読む
フェライトビーズの機能と適切な選択方法 フェライトビーズの機能と適切な選択方法 1 min Thought Leadership PCB設計者 電気技術者 PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 ときどき、電磁波が目に見えたらいいと思います。もし見えたら、EMIをはるかに簡単に検知できるでしょう。複雑な設定やシグナルアナライザーをむやみにいじり回す代わりに、私なら一体何が問題なのかを見極めます。EMIを見ることはできませんが、場合によってはオーディオ回路を通じて音を聞くことはできます。この種の干渉に対して可能な解決方法の1つがフェライトビーズです。困ったことに、フェライトビーズにはちょっと不可解なところがあります。フェライトビーズを適切に使用するためには、その電磁特性と使用中にそれがどのように変化するかを理解する必要があります。フェライトビーズの原理を理解したら、自分の基板に適したものを注意深く選択する必要があります。適切なフェライトビーズを選択しないと、最終的には手に余る問題が生じる可能性があります。 フェライトビーズの原理 フェライトビーズは、高周波信号を減衰するために使用されます。このように説明すると、コイルと同じだとお考えになるかもしれませんが、フェライトビーズはコイルよりやや複雑です。簡素化したフェライトビーズの回路モデルは、その周波数特性を理解するのに役立ちます。ただし、その特性は、電流と温度の関数として変化します。 フェライトビーズは、直列抵抗体の後にコイル、コンデンサー、抵抗器を全て並列したコンポーネントとして モデル化できます 。直列抵抗体は、DC電流に対する抵抗です。コイルは、高周波信号を減衰する主要コンポーネントです。並列された方の抵抗器は、AC電流の損失を示します。コンデンサーは、寄生容量を示します。フェライトビーズの インピーダンス対周波数の曲線 では、大部分が抵抗であるインピーダンスが、狭い帯域でのみ極端に高くなります。ここでは、フェライトビーズのインダクタンスが優位です。この帯域より上では、寄生容量が引き継ぎ、高周波インピーダンスはすぐに低くなります。 フェライトビーズには、通常、特定のDC電流に対する定格電流があります。アンペア数が指定された電流値より大きいとコンポーネントが損傷する可能性があります。問題は、この制限が熱により大きく影響を受けるということです。温度が高くなると、 定格電流がただちに下がります 。定格電流は、フェライトビーズのインピーダンスにも影響します。DC電流が大きくなると、フェライトビーズは「電磁飽和」してインダクタンスを損失します。電流が比較的大きい場合は、飽和により、 インピーダンスを最大90%減らす ことができます 負荷電流はフェライトのインピーダンスを変える可能性があります。 適切なビーズの選択方法 ここまでで、フェライトビーズの原理を理解できたことと思いますので、次に、自分の回路に適したビーズを選択します。これはそれほど難しくはありません。ビーズの仕様に注意するだけです。 多くの設計者は、フェライトビーズが「高周波を減衰する」ことを知っています。ただし、フェライトビーズは、特定範囲の周波数成分を除去できるのみで、広帯域のローパスフィルターのようには機能しません。不要な周波数成分が抵抗帯域内にあるフェライトビーズを選択する必要があります。不要な周波数成分が抵抗帯域よりやや低い/高いものを選択すると、期待する効果が得られません。 ビーズの製造業者が、ビーズのインピーダンスに対する負荷電流曲線を提供可能かどうかも確認してください。負荷電流が非常に大きい場合は、電磁飽和してインピーダンスを損失することなく電流を処理できるビーズを選択する必要があります。 注意事項 フェライトビーズは、高周波では基本的に抵抗負荷ですので、回路で若干の問題を起こす可能性があります。ビーズを配置する場合は、電圧降下と放熱を考慮する必要があります。 記事を読む
マイクロビアPCB設計技術について知っておくべきこと マイクロビアPCB設計技術について知っておくべきこと 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 大衆文化に少し遅れていると感じたことがありますか? 私は、Lady Gagaについて知ったばかりですが、数年前から大スターだったようです。遅ればせながら知ることができて、少しうれしいです。今、彼女の音楽を楽しんでいますが、肉でできたドレスを着て歌うのを見ないで済みました。セレブの奇妙な最新ファッションには興味がないかもしれませんが、注目すべきトレンドがいくつかあります。PCB設計界における希望の星の1つが、マイクロビアです。ここでは、マイクロビアとは何か、マイクロビアはどのような素晴らしいことができるのか、について説明します。マイクロビアは歌やダンスはできませんが、基板で多くのスペースを節約し、EMIを大幅に減らすことができます。 編集クレジット: Everett Collection / Shutterstock.com 大衆文化に少し遅れていると感じたことがありますか? 私は、Lady Gagaについて知ったばかりですが、数年前から大スターだったようです。遅ればせながら知ることができて、少しうれしいです。今、彼女の音楽を楽しんでいますが、肉でできたドレスを着て歌うのを見ないで済みました。セレブの奇妙な最新ファッションには興味がないかもしれませんが、注目すべきトレンドがいくつかあります。PCB設計界における希望の星の1つが、マイクロビアです。ここでは、マイクロビアとは何か、マイクロビアはどのような素晴らしいことができるのか、について説明します。マイクロビアは歌やダンスはできませんが、基板で多くのスペースを節約し、EMIを大幅に減らすことができます。 マイクロビアとは? Lil Yatchyの最新の曲をオフィスで聞いたことはないかもしれませんが、きっとマイクロビアについては少しは聞いたことがあるでしょう。あなたの知識を更に強化させてください。 マイクロビアは、確かに小さなビアですが、正確には、どれほど小さいのでしょうか? ほとんどの人は、マイクロビアを直径が 150μm未満のビアだと考えています。これらの小さな穴はレーザーで開けますが、そのプロセスは 絶えず改善されています。レーザー穴開け技術の新しい進歩によって、マイクロビアは 15μmまで小さくできます。レーザーは、一度に1つのレイヤーにのみ穴開けできます。一方、製造業者は、 複数のレイヤーに別々に穴を開け、積み重ねることによって、マイクロビアを作成できます。 記事を読む
PCB Design Tools - JP PCB Design Tools - JP 1 min Whitepapers PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 記事を読む
協同設計パート1：統合チームとしてのPCB設計 コラボレーティブデザイン パート1：チームでのPCB設計の最適化 1 min Blog PCB設計者 機械エンジニア 技術マネージャー PCB設計者 PCB設計者 機械エンジニア 機械エンジニア 技術マネージャー 技術マネージャー 電子設計はもはや一人で行うものではありません。製品を市場に出すためには、数十人から数百人の設計者、エンジニア、サプライヤー、製造業者、その他多くの人々のチームワークが不可欠です。このブログシリーズでは、障壁を切り抜け、設計サイクルを遅らせる退屈な往復の対話を減らす方法を探ります。第1部では、効果的なコラボレーションツールにどのような機能があるか、また、人々が設計においてどのように協力できるかの異なる方法について見ていきます。 現在では、電子設計プロジェクトを一人、または小さな中央集権的なチームだけで完了させることは非常に珍しいです。より一般的には、世界中に広がる大きな設計者とエンジニアのチームがこの目標を達成するために協力しています。そして、ご想像の通り、このようにして一つの設計について調整し、協力することは決して小さな仕事ではありません。問題は、実際の障壁を切り抜け、真の設計協力を可能にするにはどうすればよいかということです。 明確にするために、 本当の協力とは、設計者が単一のプロジェクトで選択したように一緒に作業できることを意味します。これは、設計の異なる領域で並行して、または必要に応じて比較・統合して単一の製品を完成させるために連携して作業することです。もちろん、真の協力を実現するには、いくつかの顕著な特徴を持つ能力のあるツールが必要です：可視性、差別化、および統合。 今はっきりと見える 他のチームメンバーが何をしているかを理解することは、設計全体の視点を提供します。これは、PCBレイアウトの同時編集など、複数の人が並行して作業している場合に特に当てはまります。ここで 可視性 は、それぞれの設計領域を把握することで、互いの足を踏みにじることを防ぐのに役立ちます。 図1: PCB設計ソフトウェア上で他の設計者の作業を見ることができる可視性は、設計全体に対する視点を提供します。 このための明らかな類推は、さまざまな人々の位置を示す地図です。しかし、地図の代わりに、私たちは設計プロジェクトの高レベルビューを持っており、各人の位置の代わりに、彼らが設計に加えた変更を持っています。この機能の有用性は、それがどれほど反応が良いかに完全に依存しています。デザイナーは他の人の変更をリアルタイムで見ることができますか？それとも、最終設計に自分の変更をコミットした後にのみ見ることができますか？ エボニーとアイボリー PCBを設計する際に、他の人が何をしているかを 見る ことができるだけでは十分ではありません。コラボレーションは、各デザイナーによって行われた変更が互いに、またプロジェクトの以前の反復と比較され、設計がどのように発展したかを見る限り、本当に機能しません。コラボレーションツールにとって、これは 差別化 、つまり、設計変更を比較し、それらの違いを認識することに boils down します。 記事を読む
PCB製造において避けるべき5つの要素 PCB製造において避けるべき5つの要素 1 min Thought Leadership PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 最後のデザインレビューが完了し、必要な承認の署名をもらい、作業がほとんど完了した状況を想定してみます。コンポーネントが調達され、基板のレイアウトが完成しても、最大の課題がまだ残っています。設計の意図を製造部門へ正しく伝えなければ、設計にかけた何か月もの時間と、チームの労力は水泡に帰すことになります。 しかし、このような設計の後段階の処理は、どのような方針で行えばいいのでしょうか? 製造部門に必要なすべてのファイルを出力するためのツールは用意されています。しかし、デジタルの情報から物理的な品物への翻訳プロセスは、それほど簡単で明瞭なものではないのは明らかです。実際のところ、何か月もかけて完璧な基板レイアウトを作成しても、設計の意図を製造用ドキュメントで明確に伝達できなかったために、大きな失敗が引き起こされることも考えられます。 ドキュメント作成プロセスにおいて遵守するべき真理が1つあるとするなら、それは従来の常識を否定し、 より多くの詳細を記載する方が、少ないよりも良いと考えることです。それでは、ほとんどのPCB設計者が一般にドキュメント作成プロセスで見過ごしている細かい詳細は何でしょうか? PCB製造業者から最も嫌われる5つの点の概要をここに示します。ドキュメント作成のプロセスにおいて、これらの点に留意すれば、設計が却下されることを防止できます。 #1 - PCBドキュメントの内容が不完全である 当然のことのようですが、PCBの設計プロセスや仕様を、製造業者が必要とする重要なファイルへ変換する作業は決して単純明快なものではありません。そして、製造業者へ送るドキュメントに1つの間違いがあっただけでも、製造業者で大きな混乱を招き、生産プロセス全体を停止させてしまう可能性があります。不完全な内容のPCBドキュメントが製造業者の手に渡ることを防ぐため、次のようないくつかのガイドラインを頭に留めてください。 使用しているPCB設計ツールで、出力ドキュメントを手作業で生成する必要がある場合、出力するファイルに注意し、それらが単一のリポジトリ内で整理されていることを確認します。 製造業者に製造用のファイルを送付する前に、製造業者がどのようなファイルを、どのフォーマット（Gerber、ODB++、その他）で要求しているのかを正確に確認しておきます。 単一の社内用CADファイルを製造業者に送り付け、そのファイルを読み取れるソフトウェアを相手が持っていることに期待してはいけません。 簡単に言うと、完全なPCBドキュメントパッケージには、製造業者に必要なすべてのファイルが、推定作業の必要なしに簡単に解釈できるようなファイル形式と構造で、整理されて含まれている必要があります。製造業者に冗長なファイルや、エラーの含まれているファイルが渡った場合、製造プロセスの遅延を引き起こすことになり、是非とも回避すべき事態です。 完全なドキュメントデータパッケージ（出力ジョブファイル） #2 - クラスの種類が示されていない クラス2はPCBドキュメントの業界標準ですが、もし別のクラス（1または3）で設計を行った場合、マスター図面は大幅に変化します。このため、次のガイドラインに従って、正確にどのクラスが使用されているのかを明確にすることが重要です。 製造業者が、標準のクラス2プロセスが必要なものと想定しないよう、PCB製造および組み立て図面の両方に、必要なクラスで推奨される構築標準を明確に示しておくことをお勧めします。 記事を読む
基板レイアウトガイドライン 知っておくべき上位5つのPCB設計基準 1 min Blog PCB設計者 製造技術者 PCB設計者 PCB設計者 製造技術者 製造技術者 アルティウムは、確実に基板が意図した通りに作動するように全ての設計者が知るべき必須の基板レイアウトガイドラインを編纂しました。業界を主導するエキスパートが執筆しています。 記事を読む