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シミュレーションと解析

シミュレーションと解析は、回路図ではプリレイアウト、完成した物理設計ではポストレイアウトで実行できます。Altium Designer には、SPICEシミュレータ、反射やクロストークのシミュレータ、サードパーティのフィールドソルバとの統合など、両方の領域で成功するためのリソースが含まれています。シミュレーションツールの使用や設計における電気的挙動の解析については、ライブラリのリソースをご覧ください。

Altium DesignerのSPICEシミュレーション How to: Simulation and Analysis Circuit Simulation Documentation
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なぜ高度な車載レーダーは多くのアンテナを使用しているのか？ なぜ高度な車載レーダーは多くのアンテナを使用しているのか？ 1 min Blog 電気技術者 電気技術者 電気技術者 高度な車載レーダーシステムは、高解像度のイメージング、長距離、および/または複数のオブジェクトの追跡のために、大規模な仮想アレイに依存しています。 記事を読む
Altium Designerにおけるクロストークの低減と排除の技術 PCB設計におけるクロストーク分析、低減、および排除技術 1 min Blog デジタルボードに多数のトレースを設計している場合でも、非常に高い周波数で動作するRFボードを設計している場合でも、信号が伝播するあらゆる電子デバイスはクロストークを経験します。問題はそのクロストークがシステムが機能しないほど極端か、あるいはクロストークが何らかの許容範囲内にあるかどうかです。「許容」クロストークレベルの普遍的な基準はありませんが、シミュレーションと測定を通じて問題があることがわかった場合、クロストークを減らすために使用できる非常にシンプルな方法があります。 この記事では、高速設計でクロストークを減らすための確実な方法をいくつか見ていきたいと思います。常に好ましい結果をもたらすシンプルな3つの方法を概説します。もう1つの方法も改善を提供する可能性がありますが、新しい信号整合性の問題を作り出さないように、追加の分析やシミュレーションが必要です。 PCB設計におけるクロストークとは何か？ 非常に単純に定義すると、クロストークは信号を運ぶ相互接続（攻撃者）が、その信号を隣接する相互接続（被害者）に誘導的または容量的に結合させる現象です。これは双方向であり、被害者と攻撃者を入れ替えても、他の条件が同じであれば、両方向にクロストークが発生すると予想されます。クロストークは信号が変化している間にのみ発生し、つまりデジタル信号のエッジレートの間に発生します。アナログ/ RF信号の場合、攻撃者の信号が常に変化しているため、隣接する相互接続上に位相がずれたレプリカが発生することがあります。純粋なDC信号はクロストークを引き起こしませんが、クロストークの被害者になることがあります。 以下に示されているように、クロストークと被害者の相互接続上のクロストーク信号の強度を決定する方程式を示す簡単なグラフィックがあります。ここで示されているクロストークは、次の2つのタイプに分けられます： 近端クロストーク（NEXT、赤い曲線）、時々背景クロストークと呼ばれる 遠端クロストーク（FEXT、緑の曲線）、時々前方クロストークと呼ばれる 両方のクロストークは、2つのトレース間の相互インダクタンス（Lm）と相互キャパシタンス（Cm）によって媒介されます。これら2つの効果が合わさって、被害線のドライバ側と受信側で見られるクロストークを決定します。 クロストークを支配する数学に興味があるなら、FEXTは理想的な場合には消去できることに気づくでしょう。これはFEXTの方程式における負の符号によって示されています。理想的で完全に対称なストリップラインでは、FEXTはゼロになりますが、実際にはクロストークがゼロになることはありません。 この基本的な導入を説明したところで、最も簡単なクロストーク削減技術を見てみましょう。 Altium Designerで使用できるクロストーク削減技術 デジタル信号を使用し、それらの信号が十分に速いエッジレートを持って顕著なクロストークを生じさせるPCBを設計している場合は、常にこれらの信号をグラウンドプレーンの上を通すように配線するべきです。これは、最低限、信号の立ち上がり時間がns範囲またはそれ以下に短縮されるデジタル設計において、 SIG+PWR/GND/GND/SIG+PWRスタックアップを使用することを意味します。 このタイプのスタックアップでグラウンドプレーン上をルーティングすると、必要に応じて50オームに設定できる定義されたインピーダンスが提供されるため、指定されたインピーダンス要件を持つ標準化された単端および差動インターフェースをサポートできます。これにより、トレースの幅が特定の値に設定され、その後、トレース間の間隔値を設定するために使用できます。 クロストーク削減のためのトレース間隔の拡大 被害トレース上のクロストークの強度を減らす最もシンプルで効果的な方法は、トレース間の間隔を広げることです。トレースが近接している場合、攻撃トレースの周囲の電気および磁気場が強くなり、その結果、被害トレース上のクロストークも強くなります。したがって、間隔を広げることは間違いなく線間のクロストーク削減を生み出します。 「3W」ルールとして知られる 基本的なPCB設計の経験則があり、それは次のように述べています： 記事を読む
インピーダンス整合ネットワークの下のグラウンドを取り除くべきですか？ インピーダンス整合ネットワークの下のグラウンドを取り除くべきですか？ 1 min Blog 電気技術者 電気技術者 電気技術者 PCBレイアウト内のインピーダンス整合ネットワークは、グラウンドをクリアする必要がある場合があります。この短いガイドで、いつグラウンドを取り除くべきかを探ります。 記事を読む
SMAエッジコネクタのRF PCBでの遷移 SMAエッジコネクタのRF PCBでの遷移 1 min Blog SMAエッジコネクタのフットプリントは、コネクタの同軸ピンの下にグラウンドクリアランスを必要とすることがあります。このような状況が発生する理由と、グラウンドクリアランスの必要性をどのように判断するかを説明します。 記事を読む
PCB エッジめっき RF設計におけるPCBエッジめっきのガイド 1 min Blog RF設計では、時々、電磁場を封じ込め、PCBAを頑丈にするためにPCBエッジメッキを使用します。 記事を読む
電圧変動 電圧変動を防ぐ方法を知っていますか？ 1 min Blog 電源の問題で最も一般的なタイプの一つが出力電圧の変動です。この問題は、入力電圧の変動、負荷電流の予期せぬ変化、フィードバック制御ループの不具合、スイッチング周波数の問題、コンポーネントの許容差、温度変動、および部品の経年劣化など、さまざまな要因によって引き起こされます。 この記事では、出力電圧の変動の原因を簡単に探り、これらの問題を解決し、防止する方法についての洞察を提供します。 入力電圧の変動 電源（またはレギュレータチップ）への入力電圧は、レギュレータチップの絶対最大/最小限界を超える可能性があります。レギュレータ/コントローラチップはこれらの変動を処理できず、変動の頻度に応じて、出力電圧が低下したり、増加したり、または大量のリップルが発生する可能性があります。 例えば、テキサス・インスツルメンツ社の有名なLM2576-5.0 [1] レギュレータチップのアプリケーション図（図1）をご覧ください。入力電圧の変動範囲は7-40V（HVバージョンでは60V）であることが明記されています。別の例として、Power Integrations社のLNK30Xチップ（図2）[2]があります。ここでは、入力AC電圧が265VACを超えてはならず、85VAC以下になってはならないと記載されています。そうでないと、特に負荷がかかった場合に出力電圧が変動する可能性があります。 電源が、最小/最大範囲内であっても、入力で急激な大きな電圧変動に対処できない場合があることに注意する必要があります。これも出力電圧の変動を引き起こす可能性があります。 図1 LM2576-5.0 バックコンバータチップのアプリケーション図 図2 LinkSwitch-TN ユニバーサル入力、12V-120mA出力 負荷変更 電源は、負荷電流の急激な変化に対応できない場合があり、その結果出力電圧が変動することがあります。例えば、電源の電流供給能力が最大3Aで評価されている場合、負荷が突然4Aを引き出した場合、これが周期的に発生すると、出力電圧が低下し変動することになります。 さらに、負荷の電流が限定された範囲内で変動する場合でも、電源は「負荷ステップ応答」に対して調整およびテストされなければなりません。これは、DC負荷を使用して行います。簡単に言うと、DC負荷は周期的に負荷パルス（例：低電流レベル：1A、高電流レベル：3A）を供給出力に適用し、出力電圧がリンギング（振動）を起こさないか監視します。これは、負荷電流が大幅に頻繁に変更される可能性があるアプリケーション、例えばドライバーがヘッドライト、加熱要素などを頻繁にON/OFFするかもしれない車などで、必要なテストです。図3は調整されていない電源[3]を、図4は負荷ステップ応答テストに合格した改良/調整された電源[3]を示しています。 図3 調整されていない電源（ピンク：電流パルス、黄色：出力電圧、オレンジ：出力電圧（4P-平均） 記事を読む
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