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高品質なPCBレイアウトでは、高密度な配線、低EMI、機械的制約を考慮した部品配置を行います。Altium DesignerでのPCBレイアウトの方法やヒントをライブラリのリソースでご覧ください。

回路図からPCBレイアウトを作成する方法 PCB Design and Development Top 5 PCB Design Rules Altium DesignerでPCBレイアウトをする方法 PCB Layout and Placement Guidelines PCB Component Placement (Webinar) Rules-Based Component Placement Altium Develop PCB Layout Capabilities Design Rules Available for PCB Layout in Altium
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PCB設計における半田ブリッジジャンパーのベストプラクティス PCB設計における半田ブリッジジャンパーのベストプラクティス 1 min Blog PCBバリアントは、古い設計から作られた新しいレイアウトだと単純に考えられがちです。しかしながら、配線とレイアウトに工夫を凝らせば、半田ブリッジジャンパーを使って1つのPCBレイアウトの一部を複数のバリアント用に構成することができます。その結果、トレースの再配線や回路図の変更を行わずにPCBのバリアントを素早く作成できます。PCBレイアウトでジャンパーを使用する場合は、他の設計上の問題が生じないようにいくつかの重要なガイドラインに従う必要があります。では半田ブリッジジャンパーを取り上げ、これらのジャンパーを使って設計のバリアントを素早く作成する方法について見ていきましょう。 半田ブリッジジャンパーとはどのようなものでしょうか。 半田ブリッジジャンパーとは、半田ボールで簡単にブリッジできる、PCB トレース上の1対のパッドに過ぎません。ゼロオーム抵抗を使ってブリッジを作る場合、はるかにきれいなレイアウトができます。ゼロオーム抵抗は非常に低コストで、表面実装コンポーネントとして利用できます。以下に示す例のように、半田ブリッジジャンパーは半田付け可能である必要はない場合があります。 以下の画像では、ブリッジしたジャンパーとブリッジしていないジャンパーをレイアウトの特定の箇所に配置しています。ブリッジしたジャンバーをブリッジしていないジャンパーに置き換える、またはその逆を行って、半田付けやゼロオーム抵抗の配置に悩むことなく、レイアウトを素早く変更して新しいバリアントを作成できます。バリアントを作成した後でも、アセンブリ後に任意のジャンパーをブリッジして引き続きデバイスを構成できます。 基板設計ソフトウェアのCADツールを使って、半田ブリッジジャンパーの 回路図シンボルとPCB フットプリントを容易に作成できます。上の例では、2つのシンボルとPCBフットプリントを作成しています。一対はブリッジしたジャンパー用で、もう一対はブリッジしていないジャンパー用です。上のレイアウトで示した回路図シンボルは以下の画像で見ることができます。ブリッジしたジャンパーとブリッジしてないブリッジを交換するだけで、各種回路ブロックをアクティブ化または非アクティブ化した新しい基板を容易に作成できます。 半田ブリッジジャンパーを使用する理由 半田ブリッジジャンパーは、基板を構成可能にする優れた手段です。「構成可能」とはつまり、1つの基板設計は定義済みのレイアウトと配線で作成できるが、関連する信号経路をアセンブリ中に選択できるということを意味します。設計者は、各種ジャンパーの配置位置を注意深く選ぶことで、複数のバリアントに使用するPCBレイアウトを作成できます。 半田ブリッジジャンパーは特定の周辺機器に必要かどうかに応じて、さまざまな信号経路に配置して回路を開閉できます。ジャンパーを閉じる場合は、ブリッジする2つのパッド間に少量の半田を付けるだけです。これにより閉回路が作成され、電流がジャンパー経由で下流の部品に流れるようになります。これにはフロントエンドの配線にひと工夫必要になります。それでも、設計者は各バリアントのレイアウトを追加作成するのではなく、1つのレイアウトから複数のバリアントを作成できます。 特定の回路ブロックを簡単にオンにするために、半田ブリッジジャンパーを使用したい場合もあります。最近のプロジェクトでは、複数の半田ブリッジジャンパーを使って、同じレイアウトから試作品と既製バリアントを作成しました。ブリッジを開閉するだけで、コンポーネント、回路ブロック、または周辺機器への接続をアクティブ化したり非アクティブ化したりすることができます。 半田ブリッジジャンパーのいくつかのベストプラクティス 半田ブリッジジャンパーのレイアウト内での配置場所を選ぶ際に考慮すべき最も重要なことは、誰が基板を組み立てるのか、アセンブリ後に基板を構成する必要があるかどうか、あるいは、製造業者が 同じ基板のバリアントをパネルに収容できるかどうかという点です。ゼロオーム抵抗を使用しているか、半田付けでジャンバーを閉じる予定の場合、各種コンポーネントを同じパネル内の複数の基板上に装着させない(DNP)ように製作者に依頼すると、製作者は途方に暮れたような様子になるかもしれません。(最近私が経験したように)製作者に長々と説明するのを避けたければ、上に示したような銅ブリッジしたジャンパーを使用した方がよいでしょう。 半田ブリッジジャンパーを使いやすくするには、回路図やPCBレイアウトでの配線に十分注意を払う必要があります。さらに、次の設計上のポイントにも注意してください。 伝送線路に注意する 伝送線路にゼロオーム抵抗や半田を配置する場合は、ドライバー端部のごく近くで使用することをお勧めします。ジャンパーをドライバーから離れた場所に配置して開状態にしておくと、 開状態の伝送線路が出来上がり、特定の周波数に反応するアンテナとして機能することになります。ジャンパーをドライバーの近くに配置すれば、ジャンパーが開いたままでも残った銅が伝送線路として機能することはありません。 高圧線に半田ブリッジジャンパーを配置してはなりません 記事を読む
What is a PCB PCBとは? コンポーネントの接続による回路の構築 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 PCBは、その機構内にコンポーネントと導体を内蔵した電子回路です。 Altium Designer 専門家を対象とする強力で使いやすい最新のPCB設計ツール。 コンポーネントと導体を内蔵したPCB PCBは、その機構内にコンポーネントと導体を内蔵した電子回路です。導体には、銅箔トレース、パッド、ヒートシンク、伝導プレーンが含まれます。機構は、伝導材料のレイヤー間に絶縁材料が積層された構造になっています。全体の構造はメッキされており、非導電ソルダーマスクとシルクスクリーンで覆われて電子部品の位置にレジェンドが付けられています。 PCBは、伝導性のある銅箔層と伝導性のない絶縁材料層を交互に重ねて構築されます。製造の過程で、内側の銅箔層をエッチングして所定の銅箔トレースを残し、回路コンポーネントを接続します。一度、エッチングした絶縁材料を銅箔層に積層し、これを繰り返してPCBが完成します。 全てのレイヤーがエッチングされて積層されると、PCBの外側のレイヤーにコンポーネントが追加されます。表面実装部品はロボットにより自動適用され、スルーホール部品は手動で配置されます。その後、リフロー、またはフロー半田付けなどの手法で全ての部品が基板に半田付けされます。最終的なアセンブリがメッキされた後、ソルダーマスクとシルクスクリーンによるレジェンド付けが行われます。 現在の業界におけるPCBの歴史 PCBとは何かという問いに答える前に、PCBがどこから生じたのかを理解することから始めましょう。何百もの穴を持つHDI設計を実現し、PCBの電子接続がスマートフォンから心拍数モニターやロケットまでのあらゆる機器を動かすようになるまでには、非常に長い歴史がありました。配線基板からフレキシブルPCBまで、さらにはテクノロジーが将来的に実現するものまで、そこに至るプロセスは興味深いものです。 PCB以前の電子回路は、ワイヤを1本ずつ部品に接続して構築されていました。金属部品をワイヤと一緒に半田付けして伝導経路を形成していたので、部品数の多い大型回路には多数のワイヤが含まれていました。ワイヤが多すぎて絡み合ったり、デザイン内に大きなスペースが存在したりすることもありました。デバッグは困難で、信頼性が低下し、多数の部品を手動で半田付けしてワイヤ接続する必要があったため、製造には時間がかかっていました。 回路図の描画中、レイアウトに対してネットルールが設定されます。 PCB上でネットを使用した部品の接続 PCBで銅箔を使用してネットを配線すると、ワイヤが不要になります。回路図から始めて部品を配置し、基板レイヤーに沿ってピンを接続し、よく考えてネットを配置します。はじめに自動配線を使用し、重要なネットは手動で配線します。Altium Designerの自動配線を使用すると、複数のネットを簡単に配線できます。 現在の回路の状況をふまえて、ワイヤとネットを比較評価します。 ブレッドボードを使用した設計の利点と欠点について考える 回路図を調べてレイヤースタック要件を評価します。 適切なレイヤースタックの構築方法を読む 部品の配置が完了したら配線を開始します。 記事を読む
The Necessity of Multi-Board System-Level Design Altium Designerが実現する新しいマルチボードPCB設計 1 min Blog PCB設計者 システムエンジニア/アーキテクト PCB設計者 PCB設計者 システムエンジニア/アーキテクト システムエンジニア/アーキテクト 市場の要求が高まって設計スケジュールが短縮されているものの、マルチボード設計などの次世代テクノロジーが搭載されたAltium Designerはすぐ効果を発揮します。 Altium Designer 専門家のための強力かつ最新で使いやすいPCB設計ツール 長年の間、標準的なシステム設計のワークフローは、個々のPCB設計を開発し、構築された試作をシステムのモックアップに物理的に適合させるためのものでした。現在の複雑な設計に対する需要によって設計スケジュールが短縮されて予算が削減されている中、システムの回路基板の問題をデバッグするための継続的な試作にかかる時間と費用が原因で古いワークフローは行き詰まりを迎えています。 システム設計を成功させるには、すべての基板を連携させたうえで適合性と接続を検証する必要がありますが、これをタイムリーかつ生産的に完了させるにはどうすればよいでしょう？プリント回路にすべてのレイヤーが組み込まれた状態でマルチボード アセンブリを行うと、コンポーネントやトレース、銅箔、コネクタの追跡という困難な作業が、製造段階ではさらに困難になります。マルチボード アセンブリ技術が搭載されたAltium Designerは、この問題を確実に解消します。 複数のシステムPCB設計の回路図とレイアウトを組み合わせることで、現在の画面でそのレイアウトを3Dで表示して適合性と接続をチェックできるようになります。Altium Designerのnative 3Dエンジンと高度なマルチボード機能では、試作を作成する前に、各基板の問題を特定して修正できます。時間とコストを節約し、競合より先に設計を完成させるためにはAltium Designerが不可欠です。 フル3Dのマルチボード アセンブリ Altium Designerには、マルチボードシステムの設計を時間どおりに予算内で完成させるために必要な機能が揃っています。回路図を組み合わせて1つのマルチボード回路図にすることで、個々の設計をすべて接続できます。レイアウトではこうした接続をマルチボード アセンブリで使用して、各基板が意図したとおりに接続されているかどうかを検証できます。 native 記事を読む
CANバスPCBレイアウトガイドライン CANバス回路の設計：CANバスPCBレイアウトガイドライン 1 min Blog 電気技術者 電気技術者 電気技術者 CANバスノードには3つの主要なコンポーネントがあります： マイクロプロセッサ CANバスコントローラ CANバストランシーバ CANバスコントローラは、ネットワークプロトコルISO 11898-1の低レベル機能をすべて実装していますが、トランシーバは物理層と通信します。異なる物理層には、高速CAN、低速フォールトトレラントCAN、または可変データレートを持つ高速CANなど、異なるトランシーバが必要です。 典型的な実装では、CANバスコントローラとマイクロプロセッサはCAN対応マイクロコントローラに統合されています。市場にはSPIインターフェースを持つ外部CANバスコントローラがあり、主にMicrochipによって製造されていますが、不必要なコストと複雑さを追加することがよくあります。 この記事では、トランシーバからCANバスコネクタまでの回路設計を見ていきます。CANバスの回路設計に取り掛かる時が来ました！ ステップワン - 適切なICを選択する すべてのCANバストランシーバは、CANバスコントローラを実装するマイクロコントローラ（またはFPGA）とCANバス自体の間に位置するため、類似して動作します。それでも、慎重に検討すべきいくつかの違いがあります。 適切な Octopartカテゴリーでの素早い検索により、CANバス・トランシーバの主要メーカーが、提供されるICの数による降順で、NXPセミコンダクターズ、マイクロチップ、テキサス・インスツルメンツ、マキシム・インテグレーテッド、アナログ・デバイセズ、STマイクロエレクトロニクスであることが明らかになります。 これらのトランシーバは見た目は似ていますが、機能や性能においてはそれぞれ異なります。 ESD保護 市場に出た最初のCANバス・トランシーバは、ESD（静電気放電）イベントからの保護がほとんど含まれていませんでした。すべてのI/O保護を外部コンポーネントで実装する必要がありました。 幸いなことに、もうそのような状況ではありません。ここにいくつかのランダムなICとその HBM（ヒューマン・ボディ・モデル）ESD耐性をバスピンで示します： 部品番号 記事を読む
I2C vs SPI vs UART の LCD スクリーン UART vs. SPI vs. I2C: 配線とレイアウトのガイドライン 1 min Thought Leadership MCUやプログラマブルICを扱ったことがない場合、I2C、SPI、UARTに関するルーティングとレイアウトのガイドラインをいくつか紹介します。 記事を読む
PFC回路設計と電源システムのレイアウト PFC回路設計と電源システムのレイアウト 1 min Thought Leadership 私たちが望むように、PCBへの電力入力が常にクリーンなDCや正弦波信号であるわけではありません。整流器からのDCは出力キャパシタからのリップルを含んでいることがあり、AC信号にはノイズが含まれていたり、完璧な正弦波ではないことがあります。これらの問題を修正する方法はいくつかあり、適切なフィルタ回路を選択するか、入力波を整形してシステム内の負荷に最大の電力出力を生み出すことができます。 AC電源システムを扱っている場合、電源での電流/電力の引き下げを行うか、または負荷への利用可能な電力を増加させるために、電力因数補正（PFC）が必要になることがあります。PFC回路はICとして入手可能ですが、高電圧/高電流システムの要求に対応することはできません。電力因数を1に近づけるために、PCB上に独自のPFC回路設計とレイアウトが必要になります。ここでは、独自のPFC回路を設計しシミュレートする方法と、PFC回路のレイアウトのヒントをいくつか紹介します。 電力因数補正とは何か？ 電源の力率は、実際に消費される実効電力と見かけの電力（RMSボルトおよびアンペアで）の比率であり、この数値は0から1の範囲です。ACソースに整流器を接続した 電源回路の典型的なスイッチングレギュレータは、入力電圧がそのピークに近づくと小さなバーストで電流を引き出します。入力線から引き出される電流が正弦波電圧波形から逸脱するほど、力率は小さくなります。力率は基本的に電力効率の別の指標です。 例として、レギュレータが96％効率的であると仮定します。全体の電源の力率が60％の場合、実際の効率は96％x 60％= 57.6％になります。PFC回路設計を使用する目的は、力率をできるだけ1に近づけることです。力率が1に近づくと、実際に消費される実効電力は、理想的なRMS入力電圧および電流を使用して計算する見かけの電力に近づきます。 新しい製品をヨーロッパで販売する予定がある場合、電源にPFCを適用することを確認する必要があります。最も重要な規制はEN61000-3-2で、少なくとも75Wの入力電力を持ち、サービス入口で最大16Aまで引き出す電力システムに適用されます。この規制は、レギュレータの入力で測定された39番目の高調波までの全高調波歪み（THD）にも制限を設けています。これはPFC回路のもう一つの利点を示しています。より大きな電力因数を持つ電源は、DCレギュレータの入力でTHDがほぼゼロになります。 PFC回路設計とトポロジー PFCコンバータは、 ブーストまたはバックトポロジーで実装できます。バックブーストトポロジーもありますが、入力電圧を通常、上げたり下げたりして一定レベルで調整する必要があるため、これほど人気はありません。バックとブーストの2つのバージョンは以下に示されています。これらの回路図が標準的なバックまたはブーストDC-DCコンバータから期待されるものと一致するなら、正解です！全体の回路図は同一ですが、これらの回路のコンポーネント選択が回路によって提供される電力因数の増加に影響を与えます。 PFC回路が一般的なスイッチングレギュレータと何が違うのか？PFC回路設計における重要な点は、適切な動作モードを選択することであり、これにはこの回路で正しいインダクタを選択することが含まれます。インダクタは、MOSFETがオンの間に入力電圧が上昇するにつれてインダクタを通る電流がどれだけ速く増加するかを決定します。MOSFETがオフに切り替えられると、インダクタは逆起電力を提供し、それによってより多くの電流を負荷に向けます。 インダクタのリップル波形は、一般的なスイッチングレギュレータの場合と同様に、インダクタのサイズによって決まります。インダクタが小さいほどリップル波は大きくなります。波形の制御は、MOSFETにPWMまたはPFMパルスを適用することで維持されます。以下に示される3つのPFC回路モードは、インダクタのサイズとMOSFETに適用される変調の種類によって決まります。以下の表は、各モードでの変調と電流特性をまとめたものです。 モード 変調 電流特性 CCM PWM 平均電流が理想的な正弦波電流に近く、リップルが低い、高速SiCショットキーダイオードを使用して効率を向上させる。最高の出力電力に最適。 記事を読む
12V DC 無停電電源装置 12V DC 無停電電源装置 1 min Altium Designer Projects PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 私は、強風や嵐の際に断続的に電力供給が不安定になる田舎の村に住んでいます。そのため、私のコンピューター、サーバー、ネットワーク機器はすべて、比較的低コストの無停電電源装置（UPS）に接続されています。これらはすべて密閉型鉛蓄電池を使用しており、Raspberry PiやインターネットルーターなどのDCデバイスを電源供給する方法としては特に効率的ではありません。なぜなら、入力されるAC（交流）がDC（直流）バッテリーを充電し、その後、インバーターを介してAC電力を生成し、AC-DCコンバーターがDCデバイスに電力を供給するからです。ADSLルーターを全体のAC UPSに頼るのではなく、小型のUPSを作ってみるのも面白いと思いました。 私のADSLルーターは12V/1Aの電源を持っていますが、内部的にはおそらく1.8-3.3vで動作しているにもかかわらずです。このプロジェクトでは、12V 1AのUPSを作成します。いつものように、オープンソースのAltium Designerプロジェクトファイルは GitHubで、MITライセンスの下でライセンスされています。このライセンスは、基本的に設計に対して好きなことをすることを許可します。ライブラリファイルを探している場合、このプロジェクトは私の Open Source Altium Designer Libraryを使用して設計されました。 上記は、 Altium 365 Viewerで読むことになるPCB設計です。これは、設計を表示したりボタンをクリックするだけでダウンロードできる機能を備え、同僚、クライアント、友人と繋がる無料の方法です！設計を数秒でアップロードし、重たいソフトウェアや高性能なコンピューターなしで詳細に深く見るためのインタラクティブな方法を持つことができます。 バッテリー 鉛蓄電池はエネルギーのワット時あたりのコスト効率が非常に高いですが、もう少し現代的でコンパクトで軽量なものを作りたいと思います。私のUPSには、優れたエネルギー密度、放電率、比較的高速な充電能力を提供する18650リチウムポリマーセルを2つ使用します。次のプロジェクトにバッテリーを使用する予定があるなら、OctoPartでの私の記事 プロジェクト用のバッテリー化学を選択するをぜひご覧ください。18650セルは鉛蓄電池と比較してワット時あたりのコストが比較的高いですが、私のUPSには大きな負荷はかかりません。 LG 記事を読む