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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。

PCBシミュレーション PCB Design and Simulation Workflows Altium DesignerのSPICEシミュレーション xSignals in Altium PDN Analyzer for DC Power Integrity
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サブサーキットの共有 SUBCKT共有：オンラインでSPICEモデルを共有する最速の方法 1 min Thought Leadership SPICEシミュレーションファイルを見つけるのが難しいことはありません。Altium 365を使用して、SUBCKTファイルを保存、追跡、アクセスし、共有してください。 記事を読む
シリアル通信プロトコル - パート3: RS-232 シリアル通信プロトコル - パート3: RS-232 1 min Blog この一連の記事では、デバイス間でデータを転送するために利用可能なさまざまなシリアル通信プロトコルのタイプを見ていきます。これらの記事では、現在使用されているより人気のあるプロトコルと標準のいくつかを取り上げ、このシリーズの最後には、それぞれの利点と欠点をまとめて比較します。次に設計でシリアル通信バスを実装する必要があるときに、この情報が有益であることを願っています。これにより、回路に最も適したオプションを選択するのに役立ちます。 この記事では、レガシーのRS-232プロトコル標準について見ていきます。 RS-232は、Recommended Standard 232を意味し、1960年に作成された電子デバイス間のデータ伝送用の電子デバイスプロトコル標準です。かつて、RS-232は最も一般的に使用されるデータ伝送形式であり、主に標準の9ピンD-sub（DB-9）接続を使用して実装されていました。この標準は、今日でもコンピュータ、オートメーション、医療機器を含むさまざまな電子デバイスでよく使用されています。 クラシックなDB-9ケーブル、画像出典： https://www.digikey.co.uk/product-detail/en/assmann-wsw-components/AK131-2/AE1379-ND/930165 RS-232は、低論理レベル信号（0）の送信に正の電圧を使用し、高論理レベル信号（1）の送信に負の電圧を使用します。 RS-232信号の例 RS-232の電圧レベル 電圧 論理値 -18v から -5v 1 -5v から +5v (未定義) 記事を読む
シリアル通信プロトコル - UART シリアル通信プロトコル - パート2: UART 1 min Blog この記事では、人気のある UARTデバイスについて見ていきます。これは通信プロトコルではなく、マイクロコントローラーやスタンドアロンのICでシリアルデータの送受信に使用される物理回路です。利用可能なさまざまな種類のシリアル通信プロトコルを見ていくために制作した一連の記事のサポートとなります。 シリアル通信は、 マイクロコントローラー、データを生成する周辺機器、その他の スマートデバイスなどのデバイス間で情報を伝送するための完璧なメカニズムです。次回、設計にシリアル通信バスを組み込む必要があるときに、このリソースが非常に価値あるものとなることを願っています。UARTは、デバイス上のシリアルポートとしても一般的に言及されます。しかし、これはDB9スタイルのコネクタを使用し、ハードウェアプロトコルとしてRS-232を使用する別の種類のシリアルポートと混同されることがよくあります。マイクロコントローラー上のUART周辺機器とRS-232ベースのデバイスが互いに通信するために、UARTがRS-232トランシーバーに接続されていることは珍しくありません。 UARTは、Universal Asynchronous Receiver Transmitterの略です。この通信システムには、グラウンドを除いて2つのピンが必要です。1つはTXとラベル付けされた送信機、もう1つはRXとラベル付けされた受信機です。名前に非同期という言葉が出てくることから、クロック信号を必要としないことがわかります。クロックがないため、送信機と受信機は同じボーレートを使用しなければなりません。 ボーレート（Bd）は、伝送速度を測定する単位です。このパラメータは、送信機と受信機のデータチャネル上の通信速度を決定します。ボーレートは、単純化するために秒あたりのビット数として表されることがあります。したがって、1000 Bdのレートは、通信速度が秒あたり1000ビット、または1ビットの持続時間が1/1000秒または1ミリ秒であることを意味します。ボーレートには、kBd（キロボー）、MBd（メガボー）、GBd（ギガボー）などの標準的なメトリックプレフィックスがあります。ボーレートには、スタートビットやストップビットなどのデータ以外のメッセージの部分が含まれているため、送信機から受信機へ送信される有用な情報の伝送速度はわずかに少なくなります。 より一般的な事前定義されたUARTボーレートには以下が含まれます： 110ボー 300ボー 1200ボー 4800ボー 9600ボー 19200ボー 38400ボー 115200ボー 記事を読む
シリアル通信プロトコル - 序章 シリアル通信プロトコル - 序章 1 min Blog この一連の記事では、 マイクロコントローラー、データ生成およびデータ処理ペリフェラル、その他のスマートデバイス間で情報を転送するために利用可能なさまざまなシリアル通信プロトコルのタイプについて見ていきます。このシリアル通信の紹介に続く記事では、一般的に使用されているいくつかの人気のあるプロトコルについて説明します。このシリーズの最後には、それぞれの利点と欠点をまとめます。次にシリアル通信バスを実装する必要があるときに、このリソースが役立ち、特定の状況に最適なオプションを選択するのに役立つことを願っています。 現在、 デジタル電子技術は市場に出回っているほとんどの電子デバイスの最も重要な部分となっています。多くの異なるチップが使用されており、その複雑な操作は他の同様のデジタルコンポーネントから送受信される情報に依存しています。これらの間で通信を可能にするために、共通のプロトコル標準が作成されました。もし、各ICやデバイスが独自のプロトコルを使用して通信していたらどうでしょうか。これは、すべての人間が独自の言語を使って話すのと同じです。お互いを理解することがほぼ不可能になるため、混乱に陥るでしょう。 現在、さまざまなメモリIC、デジタルセンサー、保護デバイス、プログラマブル電源、デジタルポテンショメータ、無線周波数ICなどを取り扱っています。これらはすべて、 マイクロプロセッサ、 FPGA、ASICとの間で、またはそれら同士で通信する必要があります。これらのデバイス間の通信の目的は大きく異なることがあります。プログラミングのため、情報を抽出するため、あるいはアクションの実行を開始する信号を提供するためなどです。 また、一部のプロトコルでは、私たち人間がマイクロコントローラーを介してICと対話することを可能にします。これらのプロトコルの1つを介してICに信号を送信するようにプログラムされたマイクロコントローラーに信号を送ることができます。あるいは、利用可能なデバッグツールの1つを接続することもできます。 シリアル通信における問題の一つは、何かがうまくいかない場合に回路を見つけてデバッグすることの難しさです。もし一つのデバイスから別のデバイスへデータが届かない場合、その原因は次のいずれか、または複数の場所に存在する可能性があります：送信デバイスのロジック、その回路設計、シリアル通信のエンコードの仕方、通信バス、受信機によるデコード、受信機の回路設計、または最終的に受信機のロジックに。シリアル通信にオシロスコープのプローブを差し込むことで、何らかの活動があるかどうかは確認できますが、その有効性についてはほとんど教えてくれません。何が起こっているのかを完全に把握するには、デコード機能付きのオシロスコープまたはロジックアナライザーが必要になります。これにより、パルスを横切る電圧パルスを知り、電圧レベルのフォルトを見つけ、ノイズの問題を特定し、信号の立ち上がりと立ち下がりの速度に問題がないかを探ることができます。 しかし、シリアル通信を徹底的にデバッグするには、バス上のデータをデコードして、それが正しいか、または破損しているか、衝突の影響を受けているかを確認できるツールが必要です。デバイス間またはIC間の通信をデバッグするために特別に作成されたデバッグツールがかなりあります。 Saleae Logicシリーズのロジックアナライザーは、業界標準のロジックアナライザーの一つであり、Proモデルは最も人気のあるプロトコルをすべて分析するのに十分な速度を提供します。 多くの低コストのロジックアナライザーは、SPIのような高速プロトコルを処理するには遅すぎます。 LA2016 Logic Analyserは、非常に低コストでSaleae Logic 8とLogic 8 Proの間のサンプルレートを提供します。私は一つを所有しており、プロトコルを非常に成功裏に分析するために使用してきました。 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
プリント回路設計のための熱シミュレーションおよび解析ソフトウェア TRANSLATE:

設計ワークフローでのPCB熱シミュレーションおよび解析ソフトウェアの使用 1 min Blog Altium Designer と Altium 365 で、PCB の熱解析ワークフローを効率化しましょう。 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 Blog 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