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回路設計と回路図入力

PCB設計、回路設計、回路図入力については、ライブラリのリソースをご覧ください。配線記号や電子回路図から、次回のPCB設計プロジェクトのベストプラクティスまで、さまざまなトピックを紹介しています。

回路設計ワークショップ From Schematic to PCB Design 回路図を作成する方法 回路図からPCBレイアウトを作成する方法 Schematic Capture in Altium
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IRB_Part_I 理想的な整流ブリッジ 1 min Blog 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 シミュレーションエンジニア はじめに 過去数十年にわたり、エネルギー効率の向上は電子設計、特にバッテリー駆動デバイスや電源供給装置の分野で重要な課題となっています。一般的に用いられている伝統的な電圧整流方法や逆極性保護は、大きな電力損失を伴うため、理想的とは言えず、熱要求を増加させ、設計上の制約を課しています。 この記事では、この問題に対する革新的なアプローチ、すなわちMOSFETを整流ダイオードの代わりとして使用する方法に焦点を当てます。理想的なダイオードとして使用されるこれらのトランジスタは、電力損失を大幅に削減し、複雑で高価な冷却システムの必要性をなくします。第一部では、システムを逆極性から保護するための入力回路でダイオードの代わりにMOSFETを使用することに焦点を当てます。第二部では、MOSFET制御技術のさらなる進歩が電源設計をどのように革命化し、さらに高いエネルギー効率と小さな寸法を持つシステムにつながるかを分析します。 逆極性保護への古典的なアプローチ モバイルバッテリー駆動デバイスの開発が始まって以来、設計者にとっての課題の一つは、効果的な逆極性保護を確保しつつ、電力損失を最小限に抑えることでした。逆極性保護の古典的なアプローチは、図1に示されているように、電源と直列に整流ダイオードを使用することです。これらのダイオードは、電源回路に配置され、電流が一方向にのみ流れるようにし、逆極性によるデバイスの損傷を防ぎます。最適化への第一歩として、整流ダイオードをショットキーダイオードに置き換えることで、約50%の効率向上が図られ、電圧降下が0.6-0.7Vから約0.3-0.4Vに減少しました。これは一般的に使用される方法ですが、電圧降下や電力損失といった欠点があります。低電流時に250-300mVの電圧降下を持つバッテリー用途の特殊ダイオードが開発されたにもかかわらず、古典的な解決策は依然として最適とは言えません。 図1: 古典的な逆極性保護 図1に示されたアプローチは、エネルギー効率の良い電池駆動デバイスにおいて長い間受け入れられてきました。その際、電力損失はある程度「コストに組み込まれた」とされていました。しかし、この解決策は、より多くの電力を必要とするデバイスには全く適していませんでした。そのようなデバイスの例には、CB無線、カーオーディオシステム、マルチメディアシステムなど、自己設置を目的としたさまざまな自動車用機器が含まれます。これらの場合、図2に示すように、駆動される受信機と並列に入力ダイオードを使用することが一般的でした。残念ながら、この構成では、誤った極性の場合に回路損傷を100%防ぐことはできませんでした。 図2: 高電流デバイスで使用される逆極性保護 逆極性保護にMOSFETトランジスタを使用する MOSFETトランジスタの普及と入手可能性により、図3に示すようなダイオード構成で使用されるMOSFETを用いた効果的な解決策が現れました。 図3: 逆極性保護としてのMOSFET: A) PチャネルMOSFETを使用する場合 B) NチャネルMOSFETを使用する場合 理想的なダイオード構成は、トランジスタのRDS(ON)値と負荷電流によって決定される低い電圧降下を提供します。例えば、電流が1AでRDS(ON)=10 mΩの場合、トランジスタを通過する電圧降下はわずか10 記事を読む
WCA_Article 回路設計をマスターしよう：最悪ケース分析に深く潜る 1 min Blog 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 シミュレーションエンジニア 回路を設計する際には、実験室の机の上という制御された環境を超えた様々な条件下での信頼性の高い性能を確保することが不可欠です。これには、コンポーネントの許容差や温度変動を考慮することが含まれます。航空宇宙や軍事などの安全が重要なアプリケーションでは、コンポーネントの経年劣化や放射線への曝露などの追加的な要因も考慮する必要があります。適切なテストを設定することは難しいかもしれませんが、徹底的な分析によって設計の堅牢性を効果的に検証することができます。 この記事では、差動アンプの分析を通じて、エラーの原因を理解し、異なる条件下での信頼性の高い性能を確保する方法を案内します。 小電流を測定するための差動アンプ回路 この例では、シャント抵抗を通る小電流を測定するために設計された差動アンプの構成を検討します。選択したオペアンプはADA4084で、レール・ツー・レール出力と低オフセット電圧を特徴としています。まず、回路の正しい機能を検証しましょう。 図1: 小電流を測定するための差動アンプ構成 回路を検証するために、 DCスイープシミュレーションを実施します。出力表現は、出力電圧を増幅率（201）とシャント抵抗値（0.2Ω）で割ることによって電流を計算します。 図2: パラメータを用いたDCスイープシミュレーションの結果 カーソルAが示すように、私たちの回路はほぼ完璧に動作します。例えば、実際の負荷が30.005mAの場合、計算された電流は29.810mAとなります。しかし、実際の世界はしばしば異なります。 次に、抵抗の許容誤差やADA4084データシートからの特定のパラメータなど、さまざまなパラメータを含めます。考慮すべき最も重要なパラメータは、入力オフセット電圧、入力オフセット電流、および入力バイアス電流です。 図3：シミュレーションに含める重要なパラメータとその値 図4：入力オフセット電流、入力オフセット電圧、および入力バイアス電流を含む回路 感度分析 感度分析は、どのパラメータの偏差が出力に最も大きく影響するかを決定することを可能にします。抵抗は1%の許容誤差（感度ウィンドウ内で10m）に設定され、他のパラメータはその影響を評価するために100%に設定されました。 図5：感度シミュレーションの設定 図6：感度分析の結果。相対偏差の列は、パラメータが変化すると出力に与える影響を示しています 予想通り、抵抗の許容誤差が最も重要な役割を果たし、入力電流（バイアスおよびオフセット）は無視できます。この特定のケースでは、簡単のため、これらのパラメータは後で無視されます。 最悪の場合の分析（WCA） 記事を読む
PCB部品調達 PCB部品調達における調達効率を高めるための戦略 1 min Blog 購買・調達マネージャー 購買・調達マネージャー 購買・調達マネージャー BOMをディストリビューターのウェブサイトにアップロードしたものの、半分の部品が調達できなかったり、バックオーダーになってしまったりすることは何度ありましたか？これがあなたに起こったとしても、あなただけではありません。業界は非常に速く動いており、ディストリビューターを通じて調達する必要があるレベルで注文している場合、BOMのアイテムが 廃止されたり、寿命末期(EOL)に達したり、在庫切れになったりすることに驚かないでください。これらはすべて警告なしに発生する可能性があり、PCBレイアウトが最終化された後でも完了すべき設計作業を残すことになります。 ゼロのBOM変更で直ちにボードを生産に入れることは稀ですが、適切な調達プロセスを用いることで、時間と頭痛の種を最小限に抑えることが可能です。各企業の調達プロセスは異なりますが、PCBコンポーネントの調達における摩擦を最小限に抑えるために、BOMレビュープロセスをどのように構築するかについてのヒントをいくつかまとめました。 BOMレビュープロセスの実施 PCBコンポーネントの調達に遅延が生じることがよくありますが、それはBOMに予期せぬ何かが潜んでいるためです。ある時点で、BOMは理想的に完璧で、設計で購入するためにリストされた廃止された部品や在庫切れの部品はありませんでした。しかし、時間が経つにつれて、状況は変わり、BOMのレビューが行われない場合、問題が蓄積する可能性があります。 これが私たちの最初のアドバイスにつながります：PCB設計プロジェクトの戦略的なポイントでBOMレビューを実施してください。プロジェクト中にBOMレビューを実施すべき3つの重要なポイントがあります： 回路図が最終的に確定され、レビューされた後 コンポーネントの配置後、ルーティング前 PCBレイアウトの 最終クリーンアップ後しかし、購入前に 誰もが会議やレビューセッションを好まないことがあります。それらは多くの時間を要し、実行可能な結果を生み出す保証がありません。レビューセッションの回数を3回に保つことで、これを新製品の開発プロセスの自然な部分にします。レビューの回数を少なく保つことで、設計チームのメンバーの時間要件を最小限に抑え、製品開発に集中できるようになります。 BOMレビューは、浅いものから詳細なものまで、好みに応じて行うことができます。チームがより整理されている場合は、定期的なBOMレビューをスケジュールして、価格と利用可能な部品数量が目標を満たしていることを確認することを検討するかもしれません。最終的な目標は、調達できない部品や組み立て中に何らかの問題を引き起こす可能性がある部品を設計内で特定することです。また、 BOMのデータが正しいかどうかを確認することも良い考えです。これには、完全な部品番号を持ち、ベンダーデータに基づいて一致するコンポーネントの説明を持つことが含まれます。 BOMに代替品を含める BOMレビューは、設計に表示される部品に適用されますが、代替部品の利用可能性を特定するためにも使用できます。代替品がBOMに独自の行項目として含まれている場合、希望する部品が在庫切れになった場合に代替品の利用可能性をすぐに確認できます。代替品はすぐに設計に配置され、チームは通常通り続けることができます。 代替品には、幅広い範囲の部品が含まれる可能性があります。これには以下が含まれます： 同じ部品番号グループ内で異なる温度範囲を持つ部品 同じ部品番号グループ内で異なる特徴やパッケージングを持つ部品 同じパッケージ内で全く異なるメーカーの部品 異なるパッケージやピン配置を持つ異なる部品 記事を読む
データ統合がサプライチェーンのパフォーマンスを向上させる方法 データ統合が電子部品供給チェーンのパフォーマンスを向上させる方法 1 min Blog 電気技術者 購買・調達マネージャー 技術マネージャー 電気技術者 電気技術者 購買・調達マネージャー 購買・調達マネージャー 技術マネージャー 技術マネージャー サプライチェーンのパフォーマンスをデータ統合で向上させましょう。リアルタイムの洞察を解き放ち、透明性を高め、電子部品の運用を最適化します。 記事を読む
BOM管理を通じたPCB設計の卓越 BOM管理を通じたPCB設計の卓越 1 min Blog PCB設計者 購買・調達マネージャー 技術マネージャー +1 PCB設計者 PCB設計者 購買・調達マネージャー 購買・調達マネージャー 技術マネージャー 技術マネージャー ITマネージャー ITマネージャー 効果的な部品表（BOM）管理は、PCB設計の卓越性の基盤として浮上しています。市場を横断する製品が新しい技術やより複雑なコンポーネントを利用するにつれて、BOMの開発と管理の役割は基本的なリスト作成タスクから複雑で戦略的に重要な仕事へと進化しています。このシフトは、初期概念から最終生産に至るまで、企業がPCB設計にアプローチする方法を再形成しています。 包括的でよく管理されたBOMは、PCBプロジェクトの中心的なハブとして機能し、製品のコスト、品質、市場投入までの時間に影響を与える情報を提供します。現代のBOMには、少なくとも正確なコンポーネント仕様、数量、メーカー部品番号、代替部品オプションが含まれているべきです。この情報により、設計チーム、調達部門、製造業者間の効果的なコラボレーションが可能になり、製品ライフサイクル全体での エラーを減少させるワークフローを合理化します。航空宇宙や医療などのミッションクリティカルな産業では、堅牢なBOM管理がさらに重要です。 高度なBOMツールの力 多くの現代のBOM管理ツールは、AIと機械学習の機能を取り入れており、部品の可用性とコストに関する予測分析、設計要件に基づいた自動部品選択、そして賢い変更管理の提案を提供します。さらに、クラウドベースのコラボレーションプラットフォームは、リアルタイムの更新、バージョン管理、すべての関係者のための中央集権的なデータアクセス、そして強化されたセキュリティを提供します。 そのような先進的なソリューションの一つが、クラウドベースの Altium 365アジャイル電子開発プラットフォームの一部であるAltium 365 BOM Portalです。BOM Portalは、現代のBOM管理システムで利用可能な最先端の機能を体現しています。このツールは、BOMの決定と品質保証を改善するための強化されたデータエンリッチメントを提供します。それは、製品のリリースを品質やコストを犠牲にすることなく加速する、エンジニアリングと調達間のシームレスな コラボレーションを可能にする共有環境を提供します。 供給チェーン管理の鍵：可視性 供給チェーンの可視性は、 BOM管理の重要な部分となっています。先進的なツールは、部品の可用性とリードタイムに関するリアルタイムデータを表示し、サプライヤーのパフォーマンスを追跡し、供給チェーンの中断リスクを評価することができます。この情報を持って、設計者と調達チームは、遅延や製造問題を最小限に抑えるために、より速く、より情報に基づいた決定を下すことができます。 BOM Portalの主な利点の一つは、BOMに直接サプライチェーンデータを インテリジェントに統合することです。ユーザーがポータルで自分のBOMを開くと、意思決定を合理化し、設計品質を向上させるための豊富な情報にアクセスできます。在庫および価格データは、 OctopartおよびIHS 記事を読む
サプライチェーン最適化 Altium 365 BOM Portal：設計エンジニアとサプライチェーン最適化にとってのゲームチェンジャー 1 min Blog PCB設計者 購買・調達マネージャー 技術マネージャー +1 PCB設計者 PCB設計者 購買・調達マネージャー 購買・調達マネージャー 技術マネージャー 技術マネージャー 製造技術者 製造技術者 多くの設計チームでは、スプレッドシートなどの手動方法を使用してPCB（プリント基板）プロジェクトの部品表（BOM）を管理することが一般的な実践です。しかし、これらの伝統的なアプローチには、設計プロジェクトの成功に深刻な影響を及ぼす可能性のある問題が満ちています。BOM管理に手動ツールに依存することは、生産の遅延、コストの増加、さらには非準拠または時代遅れの製品をもたらす可能性がある非効率性、リスク、および誤解を導入します。 手動BOM管理の課題 人為的ミスに弱い: スプレッドシートは柔軟性がありますが、人為的ミスに非常に弱いです。部品番号の誤り、数量の誤り、または古いサプライヤー情報などの単純なミスが、生産ラインのさらに下流でコストのかかる混乱を引き起こす可能性があります。これらの エラーは、多くの場合、大量の時間とリソースが投資された後に遅れて発見されます。 リアルタイムデータの欠如: 手動のBOMはリアルタイムのサプライチェーンデータを統合していないため、エンジニアや調達チームはしばしば、部品の可用性、価格、およびコンプライアンスに関する古い情報を使用して作業しています。この乖離は、予期しない不足、リードタイムの延長、またはプロジェクトのスケジュールと予算を乱す予期せぬ価格の上昇を引き起こす可能性があります。 非効率なコミュニケーション：静的ファイルを通じて管理されるBOMは、電子メールやその他のアドホックな方法で共有されることが多く、バージョン管理の問題やチーム間の誤解を招くことがあります。これにより、関係者が古いBOMを基に作業を進めることがあり、設計と調達の段階 間での不一致のリスクが高まります。 コンプライアンス管理の難しさ：REACHやRoHSのような規制基準を全てのコンポーネントが満たしていることを確認するのは、時間がかかる手作業です。自動追跡がなければ、チームは定期的にコンポーネントのコンプライアンス状態を確認する必要があり、製品承認の遅延や再設計を必要とする非コンプライアント部品の使用リスクがあります。 コンポーネントライフサイクルの追跡ができない：急速に進化する電子市場では、コンポーネントがすぐに時代遅れになったり、終了（EOL）状態になることがあります。手動方法では、コンポーネントがもはや実用的でなくなったときに自動的に警告する機能が提供されません。これにより、最後の瞬間の再設計や生産の遅延が発生する可能性があります。 反応的な問題解決：供給チェーンのリスクを積極的に監視したり、コンポーネントの問題を早期に対処する能力がなければ、チームはしばしば反応的なモードに追い込まれます。これにより、急いで決定を下すことになり、調達コストが高くなり、エンジニアが 適切な代替品を見つけるために慌てたり、期限を守るためにプレミアムを支払ったりすることで、製品品質が損なわれる可能性があります。 これらの問題は、設計および製造プロセスにおいて大きな非効率を生み出します。市場投入までの時間が重要な業界において、手動でのBOM管理に関連するリスクは、競争上の優位性の喪失、生産コストの増加、および顧客の不満を招く可能性があります。 Altium 365 BOM Portal：PCB設計とサプライチェーン最適化のための包括的なソリューション Altium 365 記事を読む
BOMエラーを減らし、コンプライアンスを確保するためのヒント BOMエラーを減らし、コンプライアンスを確保するためのヒント 1 min Blog 技術マネージャー PCB設計者 購買・調達マネージャー +1 技術マネージャー 技術マネージャー PCB設計者 PCB設計者 購買・調達マネージャー 購買・調達マネージャー 製造技術者 製造技術者 PCB組み立てにおける遅延や追加コストの最も一般的な理由の一つは、BOM内の部品情報の誤りです。BOM内で誤りが生じる理由は多岐にわたり、単純な部品番号の間違いから環境適合性データの欠落やDNPとして部品をマークすることまで、その範囲は広がっています。このデータを省略することは、製造業者に新たな責任を生じさせ、調達チームによる誤った部品の発注につながる可能性があります。 スケジュールを守ることは、これらの誤りを早期に発見するプロセスとツールを持つことについてです。ここでは、そのようなプロセスを実装する方法と、設計ツールを使用してBOMの問題を発見する方法についてのヒントをいくつかご紹介します。 部品を注文する前にこれらのBOMエラーをキャッチしましょう BOMの誤りは設計者にとってコストがかかり、スケジュールの遅延を引き起こしますが、部品データに簡単な変更を加えることで避けることができます。重要なのは、PCBのレイアウトが完成するのを待つのではなく、設計プロセスの早い段階でこれらの誤りをキャッチすることです。 そこで、最も厄介（そしてコストがかかる）BOMの誤りと、それらを防ぐために取ることができる手順をいくつか紹介します。 部品番号とパッケージの不一致 問題： PCBレイアウトに配置されたパッケージとフットプリントが、BOM内の部品番号と一致しません。 この問題はほとんどの場合、PCB組み立て時に発見され、その時点であなたは本当に困難な状況に陥っています。PCBを廃棄してプロジェクトを最初からやり直しますか？それとも、既存のランドパターンに合う代替部品を探しますか？ ここでの選択肢は多くないことがありますが、一般的な解決策は、同じ部品番号ファミリー内で異なるパッケージオプションを持つ別の部品を見つけることです。最悪の場合、カスタムのインターポーザPCBを製作するか、PCBを廃棄する必要があるかもしれません。 解決策は？設計者は、PCBが生産に入る前にこの問題を発見できる部品作成およびライブラリレビュープロセスを持つ必要があります。一部のサブスクリプションCAMツールは、DFM/DFAレビュー中にこの問題を半自動的なプロセスで捕捉することもできます。大企業では通常、ライブラリアンのタスクを担当する人がいますが、小規模な企業は信頼できる部品ソースに依存して、コンポーネントのCADデータを見つけるべきです。 DNP部品の誤った呼び出し 問題： DNP部品が、実装された部品と同じ行に記載されているか、まったく記載されていません。 理想的には、DNPパーツはBOMやピックアンドプレースファイルに現れるべきではありません。もしDNPパーツがBOMに現れた場合、組み立て業者はそれがピックアンドプレース機をプログラムする際に手動で取り除かれることを確認する必要があります。これは、組み立て業者がBOMの手動レビューを行い、提出物全体で一貫性があるかをチェックするときに起こります。 DNPパーツを適切に指定せずにBOMをエクスポートすると、または少なくともDNPパーツを指定する際に一貫したアプローチを使用しないと、物事は混乱します。例えば、下の画像では、黄色でハイライトされた単一行にDNPパーツがあります。次の行にもDNPパーツがリストされていますが、前のパーツと同じ列にはありません。組み立て業者は自然に何が起こっているのか疑問に思うでしょうし、このパーツがDNPとしてマークされるべきかを確認するためにプロジェクトの文書を参照する必要があります。 解決策は？ Altium Designerの「バリアント」のような機能を使用して、バリアントを定義し、DNPパーツを呼び出すための回路図マークアップを適用し、これをBOMマネージャーのDNPコールアウトと照合します。部品にDNPマーキングの正しい存在をチェックするプロセスを実装できない限り、これを行わず、代わりに組み立てバリアントを使用してBOMとピックアンドプレースの配置を同時に制御します。 受動部品の未知の部品番号 記事を読む