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How to Maintain Power Integrity in your PCB The PCB Design Process Power Analyzer by Keysight PDN Analyzer for DC Power Integrity
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スイッチング電源の出力フィルタ スイッチング電源出力フィルター：設計とシミュレーション 1 min Blog SPICEパッケージを使用すると、過渡応答の結果を見てパラメータスイープを実行することで、スイッチング電源の出力フィルタの設計を支援できます。 記事を読む
Altium Designerにおける電源設計 Altium Designerにおける電源回路図設計 1 min Blog 電子ラボ用のベンチ電源を設計しているのか、IoT製品用の組み込み電源を設計する必要があるのかにかかわらず、世界クラスのPCB設計ツールが必要になります。Altiumは、電源のフロアプランを助け、強力な回路設計およびシミュレーション機能を備えた詳細な回路図を作成するお手伝いをします。Altium Designerの回路設計機能を使用すると、新しい電源設計を作成しシミュレートすることができます。また、コンポーネントの調達と新しい電源の製造準備に必要な機能も備えています。他のPCB設計プラットフォームでは、これほど多くの機能を成功に導くために提供しているものはありません。 ALTIUM DESIGNER 回路設計機能を強力なPCBエディタおよび電源設計のためのシミュレーション機能と統合したプロフェッショナルなPCB設計ソフトウェアプラットフォーム。 すべての回路基板には電源が必要です。低レベル信号を扱う場合、電源設計戦略には集積回路を使用することができますが、高出力設計には、必要な電力出力と調整を提供するために、個別のコンポーネントが必要です。複数のコンバータとLDOを使用したシンプルなレギュレータを作成する場合でも、高電流出力の設計を行う場合でも、電源回路を作成するためには強力な回路図エディタが必要です。Altium Designerの設計ツールを使用して新しいボードのためにどのように電源設計を行うか、包括的な電源設計ガイドをご覧ください。 電源設計の計画 電源および調整戦略にはいくつかの段階があり、新しい設計を計画する際には入力電源を考慮する必要があります。AC-AC変換は非常にシンプルで、ステップアップまたはステップダウンの調整のみが関与し、効率を高めるために電力補正係数回路が可能性として含まれます。AC-DC変換の電源を計画している場合、電源設計は以下のブロック図のようになります。 AC-DC電源設計のブロック図。 AC入力をDCに変換したら、典型的なDC-DC変換および調整戦略に従って、所望の電流で安定したDC電圧を出力できます。DC-DC変換には、適切な電源トポロジの実装が必要です。最も一般的なトポロジは、バック、ブースト、およびバックブースト変換ですが、関連する電源トポロジを使用してDC-DC変換および調整を行うことができます。以下に示されているフローチャートは、安定したDC電力をコンポーネントに供給するために、調整されていないDC電源と共に使用されることも注意してください。 DC-DC電源設計ブロック図。 レギュレータの各段階は、各機能を提供する離散コンポーネントおよび/または集積回路から構築する必要があります。パッシブと電力レギュレータICから電源を作成することも、離散コンポーネントを使用することもできます。異なる段階を隔離して、高電圧が出力ポートに到達するのを防ぐことができ、これは重要な安全上の危険を排除します。電力変換および調整戦略を決定したら、コンポーネントを選択し、回路図を作成する必要があります。 新しい電源のための回路図設計 上記の変換および調整ステージはよく知られており、多数のメーカーから参照設計として入手可能です。AltiumのPCBデザインブログでは、さまざまなレギュレーターとコンバーターの設計例も多数見つけることができます。Altium Designerの回路図エディタを使用すると、Manufacturer Part search panelでボードに必要なコンポーネントを見つけることができます。これらのコンポーネントには、検証済みの回路図シンボル、PCBフットプリント、3Dモデルが含まれており、更新された数量と価格の情報もあります。 新しいスイッチングレギュレーターを構築するときは、最高の回路図エディタを使用して新しいデバイスのすべての側面を設計およびシミュレートする必要があります。 記事を読む
回路基板の熱解析の完全ガイド PCB熱解析の完全ガイド 1 min Guide Books PCB設計者 電気技術者 シミュレーションエンジニア PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア 回路基板が動作中にどのように熱くなるかは、主にPCB基板と銅伝導体の物理的特性で決まります。回路基板の熱解析方法は、動作中に基板がいつどこで熱くなるか、また基板がどれだけ熱くなるかを予測することを目的としています。この重要な解析の部分は、コンポーネントレベルと基板レベルの信頼性を確保することを目的としており、設計に関する多くの決定に影響することがあります。 最適なプリント基板設計ソフトウェアを使用すれば、信頼性が高く、動作時に温度が低い基板を簡単に設計できます。Altium Designerには、信頼性を確保する材料ライブラリを備えた最高の回路基板設計ツールがあり、PCBレイアウトとスタックアップで熱管理のベストプラクティスを実施するために必要なものがすべて揃っています。ここでは、回路基板の熱解析について理解を深め、次に基盤を設計する際に高い信頼性を備えた基板にする方法を説明します。 Altium Designer 高度なレイアウト機能、包括的な基板材料ライブラリ、生産計画機能を統合する統合PCB設計パッケージ。 回路基板とコンポーネントの材質によって、動作中に基板内で熱がどのように移動するかが決まります。残念ながら、PCB基板の材料は絶縁体であり、高温のコンポーネントからの熱の放散を妨げます。銅伝導体とプレーン層は役に立ちますが、動作中の基板の平衡温度に影響を与える設計上のシンプルな選択肢がいくつかあります。これらの設計面での決定は、次の3つの領域に焦点を当てています。 回路基板のスタックアップ設計 基板材料の選択 コンポーネントの選択とレイアウト 電動ファンやヒートシンクなどのほか、いくつかのシンプルな設計の選択肢によって、基板を低温で動作させ、早期故障を防ぐことができます。適切な設計ツールのセットを使用すると、熱管理のベストプラクティスを簡単に実装できます。 熱解析を使用して回路基板を設計する 回路基板設計の熱解析の目標は、温度を制限内に保つためにファン、ヒートシンク、追加の銅箔、またはサーマルビアなどの冷却手段が必要となるタイミングを判断することです。設計者は、基板内のコンポーネントの最大許容温度を選択し、コンポーネントが消費する電力に基づいてコンポーネントの温度がどのように変化するかを調べる必要があります。コンポーネントの温度が許容温度制限を超える場合は、ヒートシンクやファンなどの追加の冷却手段が必要になる場合があります。 まず、集積回路のコンポーネントのデータシートに通常記載されているコンポーネントの熱インピーダンスを確認します。この値は、低電力アンプやICでは最高20℃/Wと低く、強力なマイクロプロセッサーでは最高200℃/Wと高くなることがあります。動作温度を求めるには、コンポーネントの消費電力に熱インピーダンスを掛けます。SOTパッケージ内のMOSFETの例では、これは次のように定義されます。 熱インピーダンスで定義されるコンポーネントの温度。 コンポーネントの温度が高すぎる場合、PCBレイアウト内のコンポーネントの熱インピーダンスを下げるため、コンポーネントから熱を放散するために実行できる手順がいくつかあります。 接地されたポリゴンを使用してサーマルビアをコンポーネントの下に追加する 熱伝導率の高いPCB基板材料を使用する コンポーネントに放熱板を追加する プレーン層など、コンポーネントの下にさらに多くの銅箔を含める 記事を読む
50オームのインピーダンス 謎の50オームインピーダンス：その起源と使用理由 1 min Thought Leadership 50オームのインピーダンスは、かつてRF伝送路で使用される標準的なインピーダンスとなりましたが、今日でも依然として有用であり、テスト機器で使用される標準的な参照インピーダンスとなっています。 記事を読む
Sパラメータ測定 Sパラメータ測定と電力整合性における誤差 1 min Thought Leadership どこを見ても、Sパラメータがなくなることはありません！それらは、相互接続やアンテナなどのシステムを理解するために必須のツールであり、他のネットワークパラメータが電気的な振る舞いを概念的に理解するのに時々より良いかもしれません。これらのパラメータは通常、電子エンジニアの間で信号の整合性のために予約されていますが、よく見ると、Sパラメータは電力の整合性にも使用されていることがわかります。これは、電力の流れの観点から直感的に理解できるはずです：黒川のSパラメータの元々の定式化は、信号によって運ばれる電力の観点からでしたので、なぜこれを電力の整合性に使用しないのでしょうか？ PDN設計では、特に高速デジタルコンポーネントにおいて、低PDNインピーダンスへの設計が重要です。低PDNインピーダンスは、与えられた瞬間電流引きに対する電源レール間の低電圧変動につながります。ネットワークパラメータはPDNを特徴づけ、そのインピーダンスを決定するために使用できますが、Sパラメータの使用には正確なPDNインピーダンス計算のために適切な参照（ポート）インピーダンスの使用が必要です。簡単なケースでSパラメータ測定の誤差がZパラメータ測定にどのように伝播するかを正確に見て、直感を得た後、一般的なNポートPDNとSパラメータ行列の誤差がインピーダンス行列にどのように誤差を生じさせるかについて議論します。 Sパラメータと電力整合性 Sパラメータを測定する際、すべての測定は帯域制限され、離散的にサンプリングされます。これにより、避けられない測定誤差が生じます。言い換えると、測定されたSパラメータは真のSパラメータではなく、 因果関係に問題を引き起こします。Sパラメータは他のネットワークパラメータ（Zパラメータを含む）の計算に使用できるため、Sパラメータの誤差はZパラメータの誤差にどのように影響するのでしょうか？2ポートPDNの場合、そしてNポートPDNの場合について見てみましょう。 大きなS11を持つ2ポートPDNの誤差 まず、2ポートPDNの誤差について見てみましょう。これは、いくつかの洞察を得るために解決できる簡単な問題です。始めるために、基本的な変換を使用して、PDN内のSパラメータをZパラメータに関連付け、次にいくつかの誤差の存在下でZパラメータを計算します。 次の方程式では、2つの誤差の存在下でのPDNのSパラメータ行列を用いて、私のPDN自己インピーダンスを定義しました。 e項は私のS 11/S 22誤差であり、 f項は私のS 21/S 12誤差です。相互性が成り立つと仮定すると（S ij = S ji）、次のようになります： 自己インピーダンスの重要な側面に焦点を当てるために、PDNが相互にかつ損失なしであると仮定しましょう。この場合、SパラメータはS 21 記事を読む
PCB パワープレーンの電流密度 PCBパワープレーンの電流容量の計算方法 1 min Thought Leadership 電源プレーンがどれくらいの電流を受け入れることができるかご存知ですか？この記事でPCB電源プレーンの電流容量についてもっと学びましょう。 記事を読む
次のプロジェクトでサーモカップルを使用する方法 次のプロジェクトでサーミスタを使用する方法 1 min Altium Designer Projects サーミスタは、電子プロジェクトで使用する可能性のあるすべての主要な温度センサーのタイプを見ていくシリーズの最終 センサータイプです。このシリーズでは、プロジェクトでさまざまな温度センサーを実装する方法について見てきました。シリーズの最後には、実際の条件を使用してセンサーと実装を頭ごなしの競争に出します。この実世界でのテストを通じて、さまざまなセンサーがどのように振る舞い、変化する条件にどのように反応するか、また、感知した温度の出力がどれだけ線形で正確かについて、より良い理解を得ることができます。 このプロジェクトの設計ファイルは、他のすべてのプロジェクトと同様に、オープンソースのMITライセンスの下で GitHubに公開されています。商用プロジェクトであっても、回路やプロジェクトを自由に使用することができます。 温度センサーは多くの産業にとって不可欠であり、サーミスタはそれらの中でも特にそうです。サーミスタは非常に正確であり、感知温度の範囲が広いため、多くの産業用サーモスタット、プロセス制御、監視アプリケーションに理想的です。このシリーズでは、さまざまなセンサータイプとそれらを最適に使用する方法を見ていきます。次のような内容を見ていきます： 負温度係数（NTC）サーミスタ 正温度係数（PTC）サーミスタ 抵抗温度検出器（RTD） アナログ温度センサIC デジタル温度センサIC 熱電対 以前、この温度センサに関するシリーズの導入で、2つのプロジェクトテンプレートを構築しました。これらのプロジェクトテンプレートはそれぞれ同じインターフェースとコネクタの配置を持っており、私たちが見ているさまざまな温度センサーすべてに対して標準的なテストセットアップを持つことができます。これらのプロジェクトの1つはデジタル温度センサー用に、もう1つはアナログ温度センサー用に設計されています。この記事では、両方を使用し、デジタルプロジェクトテンプレートを 高解像度ADC用に、アナログテンプレートを他のすべての実装用に使用します。 このシリーズの結論として、これらのセンサーカード用に2つのホストボードを構築します。1つは検証目的で単一のカードをテストするために設計され、もう1つはカードのスタックにインターフェースするために設計されます。この2番目のホストボードは、複数のセンサーを搭載した後、すべてのセンサー実装のパフォーマンスを評価する際に使用されます。 熱電対 もし、これまで見てきたセンサーでは測定できない極端な温度を測定したい場合、サーモカップルを探しているかもしれません。サーモカップルは、これまで見てきた他のセンサーとは全く異なる方法で動作し、抵抗の変化を測定するのではなく、異なる合金の金属を溶接して生成される電位差（ 電圧）から測定します。これにより、適切なサーモカップルを使用すれば、絶対零度から鉄や鋼の融点を超える温度まで測定することができます。サーモカップルは構造も非常に頑丈で、このプロジェクトで見てきた他のセンサーほど簡単には壊れません。サーモカップルは抵抗温度検出器ほど正確ではありませんが、特に広範囲な温度範囲を考慮すると、ほとんどのアプリケーションに対して十分な精度を提供します。 サーモカップルが温度から電気を生成するという事実は、 電源として宇宙探査においても価値があります。放射性熱源の周りに数千のサーモカップルを直列に配置することで、放射性同位体熱電気発電機が作られ、これはボイジャー探査機、カッシーニ、ニューホライズンズ、そして火星のキュリオシティローバーなどの深宇宙ミッションに使用されました。 私たちの目的において、正極にニッケルクロムを、負極にニッケルアルミニウムを使用したK型熱電対は、最も一般的で最も安価な熱電対のタイプであり、私たちが使用するものです。K型熱電対を使用すると、-270℃から約1372℃までの温度を測定でき、それぞれ-6.458mVから54.886mVを生成します。ご覧の通り、この広い温度範囲を通じて生成される電圧の量はかなり少ないため、この微小な電圧から温度を測定するためにはいくつかの回路が必要になります。最大温度まで耐えられるK型熱電対がすべてそうであるわけではないことに注意する価値があります。非常に低コストのK型熱電対の多くは、絶縁体が劣化する前に500〜700℃しか扱えないかもしれません。低コストの低温K型熱電対と高コストの高温K型熱電対の実装は、基本的に同じになることが多いですが、私たちが読み取っているのは熱接合部が提供する電圧ポテンシャルであるためです。それにもかかわらず、すべての金属が同じように作られているわけではなく、より安価な熱電対は純度の低い金属を使用していたり、他の近道をしていることがあり、より高価なオプションの方が良い選択となることがあります。 記事を読む