PCBレイアウト

PCBレイアウトの考慮事項：差動ペアの長さマッチング許容誤差と違反の回避娘の髪の毛をとかすことは、PCBトレースの絡みを解くことを思い出させます。すべてのものを層に設定し、クロスオーバーは避ける必要があります。9歳の娘の髪の毛をとかすのに、PCBトレースのルーティングほど時間はかかりませんが、正しく行わないと同じくらい痛みを伴います。理想的には、あなたの娘の髪が電子機器のショートサーキットや小さな火花を引き起こすことはありません。レイアウトでのトレースのルーティングは、おそらく最も重要で時間がかかる設計活動です。高速設計では、トレースの長さは非常に正確であり、特定の許容範囲内に収まる必要があります。特性インピーダンス、信号の整合性、レイヤースタックアップ、トレース幅を追跡することは、手間がかかり、時間がかかり、どのツールでも自動的に達成するのが非常に難しいです。最高のPCB設計ソフトウェアを使用することで、最も厳しいルーティングのボトルネックを克服し、生産性を最大化することができます。最高の自動ルーティングおよび長さ許容範囲ツールを使用するだけでなく、業界が要求するシミュレーションツールにアクセスする必要があります。このようにして、あなたのデザインがどのようなインピーダンスも乗り越え、可能な限り最高の回路基板デザインを提供できるように信頼できます。高速ルーティングと長さ許容範囲マッチング高速信号は他の信号と相互作用する可能性が最も高く、その逆もまた然りです。ほとんどのエンジニアは、規定のルーティングルールに従うことができるように、これらの信号を最初にレイアウトします。最も重要な高速ルーティングルールの中には、長さ許容誤差のマッチング、別名長さチューニングがあります。単終端および差動ペアルーティングは、異なるコンポーネントを一つの動作するシステムに接続する、その重要なタスクです。高速デジタルシステムでは、複数のトレースのルーティングは非常に正確でなければなりません。デジタルデータが複数の入力を持つコンポーネント、例えばロジックゲートICを通して送信される場合、すべての入力に信号が同時に到着する必要があります。電子デバイスのデータ転送速度が上がるにつれて、複数のトレース間の許容される不一致の量は次第に小さくなります。トレースの長さは、デバイスでデータエラーを作り出さないように、正確に一致させる必要があります。差動ペアでの長さ許容誤差のマッチングも、信号が同期されることを保証するために必須です。ネット内のコンポーネント間の接続が一致していない場合、ソフトウェアはレイアウト上に直接インジケーターで通知するべきです。すべてのソフトウェアが長さの不一致を修正することを容易にしているわけではありません。異なるプログラムには、トレースの長さを調整し、トレースの長さを調整することがドラッグアンドドロップコマンドと同じくらい簡単であるべきです。すべてのネットが同じように作られているわけではありません。PCB設計ソフトウェアは、自動ルーティングとルールチェックのバランスを取りつつ、デバイスアプリケーションの要件に応じて設計をカスタマイズする自由を提供するべきです。複数の差動ペアや単線トレースをネットにグループ化する場合、各ネットに長さマッチング制約を簡単に定義できるPCBルールと制約エディタが必要です。 Altiumでの差動ペアルーティング問題の原因を理解するレイアウトエディターで直接ルーティングを開始すると、トレースは事前定義された設計ルールを使用して配置されます。ルーティングに関する問題のいくつかは、特に粗悪な設計パッケージでの矛盾するルール設定によって生じます。貧弱な設計ソフトウェアは、実際にはボード全体にわたってトレースを誤って自動ルーティングし、最も極端なケースを除いて、このことが起こったことに気づかないかもしれません。これは特に差動ペアに当てはまります。不適切な設計ソフトウェアは、トレースや差動ペアを誤ってルーティングするだけでなく、ルーティング機能を追加購入しない限り提供されません。これにより、手動でルーティングし、長さの許容範囲を目視で確認し、ミアンダを手動で挿入するしかなくなります。合理的な時間内に少数のトレースをルーティングしたい場合は、これらの基本的な機能を購入する必要があります。それに、新たに発症した手根管症候群のための手首サポーターも必要になるでしょう。ネット内のルーティングの不一致を修正するプロセスに実際に取り組む際には、隣接する単線トレース間および差動ペア内の各トレース間の不一致を示す明確な指標が必要になります。これは、トレースにミアンダをドラッグすると調整される視覚的指標をレイアウトビューに配置するほど簡単であるべきです。許容範囲の指標が3つのダイアログの奥深くに埋もれている理由はありません。統合設計環境におけるルーティング許容範囲差動ペアのルーティング、長さのトレース、ネットの定義、層間ルーティングは、通常、PCB設計の最も時間がかかる部分であるため、設計ソフトウェアには、信号ネットの長さ許容値を満たしながら、プロセス全体をスピードアップするインタラクティブ機能が含まれているべきです。これらのツールはソフトウェアパッケージに組み込まれているべきであり、この重要な機能がアドオンとしてのみ利用可能である理由はありません。ソフトウェアがネット内の長さの不一致を通知することは一つのことですが、この不一致を修正することは別のことです。トレース長の不一致を修正するには、ネット内の短いトレースにミアンダーを配置して、最長のトレースの長さに合わせる必要があります。長さマッチング設定とミアンダーのジオメトリは、レイアウトから直接簡単にアクセスできるべきです。長さ調整のためのマイターを追加することは、不一致のトレースをマウスでドラッグするほど簡単であるべきです。すべての接続をルーティングし、不一致のトレースをクリーンアップしたら、統合設計環境は、レイアウトを業界標準のシミュレーションおよび分析パッケージに統合します。誰もが、設計パッケージからシミュレーションプログラムにエクスポートする必要はありません。統合環境で作業することで、これらのツールにアクセスし、単一のプログラム内ですべての製造業者向けデリバラブルを生成できます。 Altium

Altium Designerで回路図からPCBレイアウトを作成する方法読者の皆さんにはいつものように、PCB回路図をまとめるという素晴らしい仕事をしていただきました。回路を定義したところで、PCBレイアウトに進む準備が整いました。しかし、今回は少し勝手が違います。通常のレイアウトリソースが利用できないか、最初のレイアウトを自分で作成したいと思うかもしれません。理由が何であれ、PCB設計の基板に関する作業を開始する準備はできていても、Altium DesignerのPCB回路図から作成する方法はご存じでないでしょう。幸いなことに、Altium Designerの次のステップは非常に簡単です。ここでは、非常に単純なPCB回路図を見て、それを真新しいPCB設計と同期させるために何をする必要があるかを見ていきます。この単純で小さな設計は、おそらく現在取り組んでいる回路図とはまったく異なりますが、回路図から回路基板へのデータ転送の基本的な手順は同じです。PCB回路図からPCBレイアウトを作成することは難しくありません。Altium Designerは、回路図からPCBへのオールインワンの変換装置として機能します。 Altium Designerで回路図をPCBレイアウトに変換する方法 Altium Designerで回路図をPCBレイアウトに変換するプロセスでは、次の3つの簡単な手順に従います。ステップ 1: 設計の同期を準備ステップ 2: 回路図エディターを使用して設計データをPCBにインポートステップ 3: レイヤースタックを定義ステップ1では、回路図とPCBレイアウトの同期を妨げるような設計ルール違反がないか回路図をチェックします。PCBレイアウトが作成されると、この最初の同期ステップにより、回路図のその後の変更をPCBレイアウトにすぐにインポートできるようになります。ステップ2では、回路図エディターを使用して基板を空のPCBレイアウトにインポートします。現在のプロジェクトで新しいPCBファイルを作成し、回路図エディターを使ってコンポーネントのフットプリントを新しいPCBにインポートする必要があります。ステップ3では、新しいPCBのレイヤースタックを定義します。この3つの手順を完了したら、コンポーネントの配置とコンポーネント間のトレースの配線を開始できます。 Altium

PCB基板に厚いFR4か薄いFR4を使用すべきか？子供と一緒にパイを作ったことがあるなら、皮の厚さが重要であることを知っているでしょう。薄すぎると、中身が散らかってしまいます。厚すぎると、まるでパンを噛んでいるようです。ちょうど良い厚さがパイを美味しくする秘訣です。 PCBの基板材料は非導体であり電流を運びませんが、FR4 PCB基板の厚さは基板の構造強度を決定するだけでなく、電力と信号の整合性にも影響します。設計者としてのあなたの仕事は、望ましい厚さを持つ基板を持つために、適切なセットの積層材を組み合わせることです。そして、PCBでどんな厚さでも達成できるわけではありません。基板の厚さについてどのような厚さを使用すべきか、どれだけ厚くまたは薄くできるか不確かな場合は、FR4の厚さに関するこれらのガイドラインを読んでください。 FR4厚さの設計上の考慮事項 PCBの標準厚さは1.57mmです。一部のメーカーは、0.78mmや2.36mmといった特定の厚さにも対応します。"厚い"または"薄い"FR4と言う場合、通常は1.57mmの標準厚さと比較しています。製造業者のプロセスが対応できる限り、コアとプリプレグ積層材の厚さを組み合わせることで、好きな厚さのPCBを選ぶことができます。積層材を選択し、レイヤースタックアップを設計する前に、ボード厚さに関連する以下の設計の側面について考えてください：フォームファクター PCBに厳格なフォームファクター要件はありますか、または非常に薄い筐体に収める必要がありますか？一部の設計では、重いコンポーネントを支えたり、機械的に厳しい環境に耐えたり、機械的サポートに収まるために（軍事および航空宇宙組み込みシステムの高速バックプレーンが一例です）、厚いボードが必要です。これらの制約により、ボードの厚さが特定の値に限定されることがあります。コンポーネントとエッジ接続このデバイスには、特定のPCB厚さを必要とするコンポーネントがありますか？エッジコネクターや大型のスルーホールコンポーネント（高電流トランスフォーマーなど）のようなコンポーネントは、PCBスタックアップが正しい厚さであることを要求します。いくつかのコンポーネントのデータシートやアプリケーションノートでは、さまざまな理由から特定のコンポーネントに対して最小のPCB厚さを指定している場合があり、これらはPCBスタックアップを設計する際に考慮すべきです。この点が重要な例のコンポーネントとして、SMAエッジコネクターがあります。下に示されているこのコネクターでは、コネクターボディの上部と下部のスポークが、約60-70ミル厚のPCBに対応するように設計されています。この特定のタイプのコネクターを使用したい場合、この値を超えることはできません。その場合、穴取り付けスタイルのSMAを使用する必要があります。この値より下を行くことは可能ですが、その場合、このスタイルのエッジコネクターに関連する機械的強度の一部を失うことになり、これはその主な利点の一つです。 SMAは最もよく知られているエッジコネクタのスタイルの一つですが、表面実装デバイスとしてエッジに取り付ける他のスタイルや、プレスフィット取り付けを可能にするルーティングされた切り欠きを使用するスタイルもあります。おそらく世界で最も一般的なコネクタの一つであるUSBコネクタは、特定のPCBの厚さに依存する後者のタイプのコネクタの主要な例です。下の画像は、取り付け用に示されたルーティングされた穴とともにUSBコネクタのPCBフットプリントを示しています。これらの穴は標準化されており、PCBのエッジに取り付けられたUSBコネクタの機械図面に示されます。これらの穴を通るタブは、PCBのエッジに沿ってコンポーネントを保持するのに役立ちます。 PCBで使用できる最終的なエッジマウント接続のタイプは、PCBのエッジに沿った金の指であります。これらのボードは、ボードエッジに沿った金の指と接触するスロットコネクタに取り付けられ、これらのコネクタは特定の範囲内で全体のボード厚さが必要です。ほとんどの設計者は、RAMモジュール、PCIeカード、ドーターカード、固体ドライブ、キースロットコネクタに沿った金の指に慣れているでしょう。トレースインピーダンストレースとその最も近い基準平面（隣接する層上）との距離は、トレースのインピーダンスだけでなく、多層ボードの誘電体損失のレベルを決定します。薄い層厚を選択する場合、トレースも細くする必要があります。特定のコネクターやICパッケージに対応する特定のトレース幅を設計したい場合は、望ましい幅をサポートするために必要な層厚を考慮するべきです。必要な層厚がボードの厚さを変えない場合もありますが、これは利用可能なコアとプリプレグのラミネート厚さに依存します。設計で特定の厚さを設定し、その厚さが製造可能であると期待するよりも、製造業者にどのようなラミネートが利用可能かを確認し、それらのラミネート厚さを基に設計することが最善です。この注意点は、積層材料メーカーから製品リストにアクセスできる場合に限ります。一部の積層材料製造業者は、厚さの値を含む利用可能なコアとプリプレグの長いリストを提供することがあります。製造業者とクリアする限り、これらのリストから選んで自分のスタックアップを提案することができます。ただし、製造業者が材料を在庫しており、このアプローチをサポートするために必要な加工能力を持っていることを確認してください。積層材料ベンダーから見つかるかもしれない例示リストは以下の通りです。このリストは

Altium Designerおよびその他の回路図機能を使用したコンポーネントの反転および回転方法この記事では、Altium Designerでコンポーネントを反転またはミラーリングする方法と、異なる設計ドキュメントでコンポーネントを回転する方法について簡単に説明します。回路図の機能は、PCBレイアウトではわずかに異なるため、新規ユーザーがこれらの基本機能を学びたい場合はこの手順に従ってください。これらの機能には、アプリケーションウィンドウの上部にあるメインメニューから、ホットキーを使用して、または画面の右側にあるプロパティパネルを使用して、複数の場所からアクセスできます。これらについて解説した後、設計の作業中にコンポーネントを配置および移動するために回路図のその他の基本機能のいくつかについても概説します。それでは早速始めましょう。Altium Designerの配置および移動機能の概要をさらに知りたい場合は、この記事の後半にあるビデオをご覧ください。 Altium Designerで部品を回転させる方法回路図とPCBレイアウトの両方で部品を回転させることができます。回路図で回転しても、PCBレイアウトでコンポーネントが回転しないことに注意してください。逆も同様です。以下に概説するように、各ドキュメントにある回転のオプションも異なります。回路図およびPCBレイアウトの部品を回転させる回路図の部品の回転は90度刻みに制限されています。PCBレイアウトでは、部品は90度単位の回転、または任意の回転角度を設定できます。スペースキーを使用 - 配置中に部品がマウスに合わせて移動している状態で部品を回転させるのが最も簡単な方法です。移動コマンドを実行し、次に部品を選択します。部品がカーソルの動きに合わせて移動するようになったら、「スペースバー」または「シフト > スペースバー」を使用して、部品を一方向または他方向に回転します (下図を参照)。メニューオプション - [編集] > [移動]

Altium Designerを使用した基板サイズ変更のレイアウトガイド回路基板のサイズと形状は、空の星なみにたくさんあるようです。いくつかの標準フォームファクターに従った基板のみを作っている企業で働いている設計者の方は、サイズや形状が異なる基板がどれだけたくさんあり得るか想像できないかもしれません。円形の基板、四角い基板、切り込みやカットアウトがある基板、角が変則的な角度の基板、複数の角や輪郭の基板など。可能性があるさまざまな PCBの形状およびサイズを全てリストにしてもきりがありません。どのような形状やサイズの基板でも作成できるよう準備しておく必要があります。幸い、PCB設計ツールには、さまざまな基板外形を作成するために必要な描画ユーティリティが用意されています。アルティウムの設計ツールは、このような作業に特に適しており、役に立つ多数のオプションや機能があります。Altium Designerを使用した基板の作成やサイズ変更に関する、基本的なレイアウトガイドをご覧ください。はじめに最初に行うのは、作成する基板に必要なサイズと形状を把握することです。必要なサイズと形状は通常、設計と会社の必要性によって決まるので、このプロセスについてはここでは扱いません。ただし、最終的に基板外形を作成する方法に直接適用されますので、読者の皆様はそのようなさまざまなPCB設計技術に精通していることと思います。 Altium Designerのマニュアルで、プリント回路基板の作成に非常に役立つ情報をご覧ください。次に、作業するための空のPCBを準備する必要があります。下図のように [File] ≫ [New] ≫ [PCB] を選択します。PCBの名前を求められますので、この記事の目的から「Test」という名前を指定しました。これで、プロジェクトで作成されたPCBを使って、基板外形の作業を開始する準備ができました。単純な基板外形の作成 Altium Designerでは、新規のPCBオブジェクトを作成する場合、デフォルトの基板外形は6インチ

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