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パワーインテグリティ

SRAMユーザーのためのPCB設計のヒント：データ損失を防ぐ方法

Thought Leadership SRAMとは何か？PCB設計のヒントとデータ損失の防止方法 SRAMは電源が切れるとデータを失います。編集ソフトウェアの最高の発明の一つは、最悪のタイミングでマーフィーの法則が発動するのを防ぐオートセーブ機能です。数十年前、オートセーブ機能が存在しないことが、「保存」ボタンを押すことを渋っていた私にとって悪化し、重要な大学の課題の数ページが文字通り消去されたとき、私はほとんど泣きました。電子機器では、SRAMを設計する際の課題を認識していないと、静的ランダムアクセスメモリ（SRAM）に格納されているデータ全体を失うリスクがあります。これは、SRAMが重要な変数を格納している場合、特にハードウェアの予測不可能な動作を引き起こす可能性があります。 SRAMとは何か、そしてどのように機能するのか？ SRAMは、組み込みシステム設計で一般的に使用される不揮発性メモリです。ロジカルビットで情報を格納し、動作電圧が供給されている限りその値を保持します。電源が切断されると、SRAM全体がデフォルト値、通常はロジック1に相当する値にリセットされます。 SRAMの内部は、複数のセルによって構成されています。これらのセルには、いくつかのトランジスタによって制御されるバイステーブルフリップフロップが含まれています。特定のアドレスに情報が格納されると、いくつかのフリップフロップがデータのデジタル値を表すように適切にラッチされます。 SRAMは電源が切れると情報を保持できないにもかかわらず、追加の作業用メモリが必要な設計で定期的に使用されます。FlashやEEPROMなどの他の揮発性メモリコンポーネントと比較して、SRAMは無視できる読み取りアクセス時間を持ち、データはランダムなメモリアドレスに書き込むことができます。他の電子部品と同様に、SRAMは年々改良されてきました。SRAMが40ピン以上の大型コンポーネントであり、並列アドレスバスがまだ一般的なインターフェースだった時代は過ぎ去りました。今日のメモリメーカーは、 SPIやI2Cのようなシリアルインターフェースを備えたSRAMを生産し、フォームファクターを8ピンまで大幅に削減しています。 SRAMを設計する際の主要な考慮事項 SRAMの設計にさらなる考慮を払うことで、大きな違いが生まれるかもしれません。 SRAMを使った設計は簡単な作業のように思えるかもしれません。結局のところ、ピン数が少ないメモリチップを使った設計が何が難しいのでしょうか？しかし、経験上、実際には多くの問題が発生する可能性があることを学びました。部品選択から製造後の問題に至るまで、多くの問題に遭遇する可能性があります。ここでは、初心者レベルのPCB設計者に役立ついくつかのヒントを紹介します：メモリ容量最大容量のSRAMを選ぶべきでしょうか？それともプロジェクトの要件に合ったものを選ぶべきでしょうか？これは、ファームウェア開発者を悩ませる質問であり、ハードウェア設計者にとってはそうではありません。メモリメーカーは通常、同じ物理パッケージで異なる容量のSRAMを導入します。これは、メモリ容量の選択が変わっても設計を変更する必要がないことを意味します。インターフェースタイプ SRAMでよく使用されるインターフェースにはSPIとI2Cがあります。SPIはデータの書き込みと読み出しに4つの物理ピンを必要としますが、I2Cは2つの物理データ接続のみを必要とします。一般に、SPIはより高速なアクセスを提供しますが、SPIバス上の各ICに個別の制御信号が必要です。I2Cは、複数のメモリチップがマイクロコントローラに接続されている場合に理想的で、データ信号とクロック信号のみが必要です。デカップリングコンデンサ革新的な不揮発性メモリー、フラッシュや FRAMのようなものが登場している今、バッテリーバックアップSRAMを設計することはほとんどないでしょう。これにより確かにSRAMの設計は容易になりますが、安定した電源供給の重要性を見落としてはいけません。SRAMのVccピンにできるだけ近い場所にデカップリングキャパシタを配置することを常に確認してください。電源の不安定さによるデータの破損は、絶対に避けたい最後の事態です。デカップリングキャパシタは、グラウンドバウンスの問題を防ぐのにも役立ちます。

フェライトビーズの周波数

フェライトビーズ使用のための3つの周波数範囲 3つの運用シナリオは、フェライトビーズのインピーダンスにおける3つの重要な周波数範囲と、それらがデジタルシステムのノイズにどのように影響するかを示しています。

オシロスコープ・プローブ

現実世界でのオシロスコープ・プローブの分析この記事では、オシロスコープ・プローブの実世界分析を行い、その性能と信号測定への影響を比較しています。著者は、高品質なものから予算オプションまで、さまざまなプローブをテストし、驚くべき結果を明らかにしています。期待に反して、一部の予算プローブはより高価なものと同等の性能を発揮することがあり、帯域幅だけがプローブ品質の唯一の決定要因ではないことを強調しています。この研究は、プローブの挙動を理解し、帯域幅だけでなく様々な要因を基に選択することの重要性を強調しています。さらに、記事は、主要なブランド名のプローブ（Diglent、Keysight、Rigol）が、より安価な代替品と比較して、より一貫した性能と品質管理を提供することを強調しています。

DC電子負荷

DC電子負荷を最大限に活用する方法 DC電子負荷は、過渡特性試験を含む電源の負荷試験に必要です。

ノイズの多い電源レール

ノイズの多い電源レールのフィルタリング方法電源がオシロスコープでクリーンな電力を生産しているように見えても、実際のシステムでの電源の動作はノイズを生じさせたり、ノイズに影響されやすいことがあります。電源レールはしばしば、同じ電圧でシステム内の複数のデバイスに電力を供給する必要がありますが、システムの異なる部分でクリーンな電力が必要です。その場合、メインレール上のノイズは、システムの異なる部分に供給される前にクリーンアップする必要があります。コンポーネントが動作する周波数範囲に応じて、これは単純なフィルタ回路、追加のキャパシタンス、および特定の場合にはフェライトビーズを使用して行うことができます。したがって、このブログでは、ターゲットデバイスに電力を供給するために電源レール上で異なるタイプのフィルタ回路を使用できる場合についていくつかのケースを概説します。場合によっては、レールを複数のレギュレータを持つ異なるレールに分けるのが最善の場合もありますが、他の場合では、単一のレールから引き出して異なるデバイスにクリーンな電力を供給するためにフィルタリングすることができます。クリーンな電力のためにフィルタリングが適用される場所クリーンな電力が異なるデバイスに届くようにフィルタリングを適用する場所を視覚化することができます。下の画像は、電源ツリーのブロック図としての例を示しており、電源ツリーの異なるセクションにフィルタリングが適用されています。この画像は、レールが直流電圧を提供し、各レールから複数のデバイスが引き出されていることを前提としています。ここで重要な文脈は周波数の問題です。異なる周波数範囲で電力を必要とする異なるデバイスは、異なるタイプのフィルタリングで動作することができます。例えば、DCでのみ動作するデバイスには、低いカットオフを持つローパスフィルタリングが適しています。対照的に、非常に高速なI/Oを持つデジタルデバイスは、DCレールから電力を引き出しているにもかかわらず、非常に高い周波数まで低インピーダンスを持つ電源レールが必要です。異なる周波数範囲での電力の安定性が、どのタイプのフィルタリングが適切かを決定します。以下の表は、異なるタイプのフィルタリングが使用できる例をいくつか概説しています。直流負荷ローパスフィルタリング、高次のフィルタ回路である可能性があります低周波数（DCからMHz） RCまたはLC回路を用いたローパスフィルタリング、ポールフリーの伝達関数が必要です高周波数（MHzからGHz）通常はデジタルコンポーネントの領域で、非常に低いインダクタンスを持つキャパシタンスが必要ですさて、異なる周波数範囲での例を見てみましょう。直流コンポーネントコンポーネントがDC電源のみを必要とし、電源レールにスイッチング動作やAC電流が流れない場合、低通フィルタリングが適切です。これには、高次の低通フィルタリングも含まれます。以下のコンポーネントや回路のいずれかで適用できます：低通LCフィルタ低通RCフィルタフェライトビーズ大容量キャパシタ

電源供給の電流処理問題を理解する

電源供給の電流処理問題を理解する：原因と解決策電子機器の最適な性能を実現するためには、電源の電流処理問題をトラブルシューティングすることが重要です。このビデオでは、電源が定義された出力電流を処理できない一般的な理由と、これらの問題を解決するための実用的な解決策を探ります。電源を設計する場合も、既存のものを修理する場合も、電源の構造を理解することが、これらの問題を迅速に解決する鍵となります。このガイドは主に、100Wまでのアプリケーションで広く使用されているフライバック型電源に焦点を当てています。フライバックコンバータのブロック図を調べることで、電流制御メカニズムの複雑さを理解することができます。電源を一から作成する場合、正確なトランスフォーマーの計算や適切な巻線技術などの設計上の考慮事項が不可欠です。修理を試みる場合は、電流センス抵抗器やMosfetを評価し、 PWMコントローラに潜在的な損傷がないかを評価することが重要です。このガイドで説明されているステップバイステップのトラブルシューティング技術に従うことで、電源の電流処理問題を効果的に診断し、解決するために必要な知識とスキルを身につけることができます。

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