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シミュレーション
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シミュレーションと解析

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PCBのあらゆる要素をAltium Designerでシミュレート PCBのあらゆる要素をAltium Designerでシミュレート PCBの機能に、高速、高周波、デジアナ混在信号、低電流、RF通信のいずれかが含まれる場合、設計どおりのデバイス機能を実現するには設計の検証が不可欠です。それには、高度なシミュレーションツールとシームレスに統合された、回路図、レイアウト、コンポーネント管理のための優れたツールが必要になります。市場で最も優れたPCB設計ソフトウェアであるAltium Designerなら、複数のPCBシミュレーションツールを1つの環境で利用でき、回路基板の電源供給、シグナルインテグリティ、熱解析、デジアナ混在信号などを簡単にシミュレーションできるので、その他のツールを探す必要はありません。 Altium Designer 回路基板を構築する技術者向けのツールが豊富に含まれたPCB設計パッケージで、堅牢なPCBシミュレーション ソフトウェアが組み込まれています。 回路、および電子デバイス向けのシミュレータやシミュレーション手法は非常に数多く存在するので、これらのツール全てが1か所に集約されていると非常に便利です。シミュレーションによる設計の検証が必要な場合も、設計用とシミュレーション用のソフトウェアツール間で設計を移動するために時間を使う必要はありません。全てを1か所に統合したという宣伝文句の高価なPCB設計ソフトウェアパッケージではなく、市場で唯一の正式な統合PCB設計ソフトウェアパッケージをご検討ください。 デバイス検証は基板レベルで直接行いますが、この重要なステップを完了するには、デバイス上の全ての回路に対応できるPCBシミュレータおよびテストツールが必要です。デバイスが複雑になるほどシミュレーションツールに求められる適応性が高くなりますが、使用中の設計プログラムを離れることなく、これらの重要なシミュレーションを実行して結果を解析することができます。Altium Designerは、手頃な価格でありながら、1つのインターフェース内で回路シミュレータツールをデザインに直接、関連付けられる、唯一の完全なPCB設計パッケージです。 Altium Designerで完全なパッケージを入手 その他のPCB設計ソフトウェアプログラムにも統合されているものがありますが、これらは、PCB設計モジュールとPCBシミュレータ モジュールの間で切り替えが必要です。これでは、完全な統合設計とは言えないばかりか、単純な回路シミュレーションの実行や最も基本的な設計ツールの使用にも、多数の不要な手順が必要です。Altium Designerだけが真に統合された設計環境として、設計からシミュレーションや高度な解析まで、全てを同一パッケージ内で提供します。 設計、シミュレーション、コンポーネント管理の全ツールを1つのパッケージで提供 統合された設計環境を使用すれば、回路設計またはレイアウトから別のシミュレーション プログラムへのエクスポートは必要ありません。重要なシミュレーションツールが、回路設計や回路基板レイアウトツールと直接、相互作用します。コンポーネントの機能、仕様、論理回路は全て広範なコンポーネントライブラリ内に定義されており、新しいコンポーネントが追加されると自動的にライブラリが更新されます。これらは全て、Altium Designer内で回路に対して適用できます。 PCBレイアウトに基づくシミュレーションには、高精度なCADツールが必要です。Altium Designerでは、重要な設計機能のカスタマイズが可能で、コンポーネントの配置もほかに例を見ない精度で実行できます。
PDNインピーダンス解析、およびモデリング：回路図からレイアウトまで シグナルインテグリティーはよく話題になりますが、シグナルインテグリティーはパワーインテグリティーと密接に関連しています。これは、電源/電圧レギュレーターからのスイッチングノイズまたはリップルを減らすだけではありません。PCB内のPDNのインピーダンスにより、基板のコンポーネントが電源の問題が原因で設計どおりに機能しなくなる設計上の問題が明らかになります。 ここでは、PDNインピーダンス解析の基本モデルについて理解していきます。PDNインピーダンスのある程度、正確なモデルを構築できれば、コンポーネントに適したデカップリング ネットワークを設計し、PDNのインピーダンスを許容範囲内に保持できます。 PDNインピーダンス解析を行う理由 この記事をご覧の高速、および高周波設計者の方は、この質問に対する答えを既にご存じだと思います。しかし、技術的な需要の高まりに合わせ、全ての設計者が予想より早く高速および高周波設計者になることが考えられるため、PDNインピーダンスがPCBの信号の動作に与える影響を理解しておくことが重要です。残念なことに、この情報は必ずしも1つの場所に適切にまとめているわけではないため、ここで詳しく説明したいと思います。 簡単にまとめると、PDNインピーダンスは回路の次の側面に影響します。 電源バスノイズ。PCBの過渡電流が原因で生じる電圧リップル。PDNインピーダンスは周波数の関数であるため、スイッチングによって生じる電圧リップルも周波数の関数になることに注意してください。これらの過渡電流は、電圧レギュレーターからの出力のノイズレベルに関係なく発生する可能性があります。 電源バスノイズの減衰。場合によっては、電源バス上のリップルがリンギング（減衰不足過渡振動）として示されることがあります。これは、デカップリング コンデンサーのサイズが適切でない場合、またはデカップリング ネットワークでデカップリング コンデンサーの自己共振周波数が考慮されていない場合に発生する可能性がある1つの問題です。 必要なレベルのデカップリング。従来、コンデンサーは自己共振周波数が相対的に低い（100MHz以下）ために、TTLと高速のロジックファミリーを使用するPCBでデカップリングを確保するには不十分でした。そのため、設計者はデカップリングを確保するのに十分な静電容量を提供するために、プレーン間静電容量を使用していました。自己共振周波数がGHzの新しいコンデンサーを利用すれば、高速/高周波PCBでデカップリングを十分提供することができます。 電流リターンパス。リターン電流は最小抵抗（DC電流の場合）または最小リアクタンス（AC電流の場合）の経路をたどります。グラウンド ネットワークのインピーダンスはスペースによって異なり、信号トレースとPDN間の寄生結合に一部、依存します。 IRドロップ。電源およびリターン電流のDC部分では、PDNを構成する導体の固有抵抗により一定の損失が生じます。以下の画像はPDN解析結果の例で、特定の信号トレースの下を通るリターン電流と、同じGNDプレーンのDC電流を示しています。 タイミングジッター。信号の伝播時間は有限であるため、デカップリング コンデンサー、およびレギュレーターから引き出される電流がスイッチング コンポーネントに到達するまで時間がかかります。これらの信号がコンポーネントに到達すると、出力信号に干渉し、信号の立ち上がり時間にジッターを発生させる可能性があります。一般的に、パワーレールのノイズによるタイミングジッターは、ノイズの強度、およびレギュレーターとコンポーネント間の長さに応じて増加します。長いパワーレールでは、タイミングジッターが数ナノ秒で数百に達して、データの同期がとれなくなり、ビットエラー率が増加する可能性があります。 このPDNアナライザー出力の信号トレースに注目 PDNインピーダンス解析の簡略モデル
技術者向けPCB設計ガイド: 第1部 チーム Guide Books 技術者向けPCB設計ガイド: 第1部 チーム はじめに どのような人がPCBの設計プロセスとエンジニアリングに関与しているのでしょうか？当然、PCBを作成するすべてのタスクをたった1人が負っているわけではありません。構想を実現するために活用し、管理しなければならない工学的、科学的規制が数多く存在します。プロジェクト技術者としての最初のタスクは、チームを理解することです。 技術者向けPCB設計ガイド（第1部）：チーム この技術者向けPCB設計ガイド（第1部）は、初心者/学生、電子工学専門技術者に向けたPCB設計の無料ハンドブックシリーズの第1弾です。このシリーズでは、技術者の構想からプリント回路基板（PCB）を製造するための方法、段階、および慣行について理解することができます。PCBの構想から完全に実装されたPCBの納入まで、特定の要求に合わせて調整可能な実証済みの業界慣行に沿って、 オンラインのPCB設計ソフトウェアを用いた基本設計の段階について説明します。 チーム 以下のようなメンバーでスタッフを構成することが可能です（図1を参照）。 図1：基本的なPCB設計チームの組織。 設計技術者 設計者であるあなたはPCBエンジニアとして主導権を握り、このPCBの実現に際してタスクの実行と以下に示したPCB設計チームの管理とのバランスを取るのです。さらに、最終製品についても責任を負います。最終的な承認を行う立場であり、その責任は自分にあります。 製品設計サイクルが成功するかどうかは、製品開発を完了するために使用できる数多くの無料PCBエンジニアリングソフトウェアツールと共に、社内外のリソースを効果的に管理する能力にかかっています。 ERP/MRPシステム 企業資源計画（ERP）と資材所要量計画（MRP）がすべての始まりです。最初の構想から最終製品まで、ERP/MRPシステムは、プロセスの設計・開発と計画において重要な役割を果たします。製品の設計・開発のためにチームが使用するソフトウェアツールのほとんどは、MRP PCB材料システムと直接連動します。Altium Designerブックには、open database connectivity（ODBC）接続を使用して、ERP/MRPシステムに直接、リンクできるサプライヤーリンクシステムがあります。会社の部品データベースへのリンクと共に、このリンクを外部のサプライリソースで利用できるようにすると、すべてのデータをサプライチェーンにシームレスに統合できます。 PCB設計者 CID+ このチームメンバーは、設計とPCBレイアウトのプロセスのあらゆる側面に精通している必要があります。実際、場合によっては、完成した回路図と部品表を渡すだけで、PCB設計者がプロセス全体の管理を含む残りの作業を代わりに行ってくれます。これにより、自由に他のプロジェクト関連タスクに集中することができます。PCB設計者は、電子回路の電気特性と、PCBの製造と実装に必要なドキュメントの適用・作成方法について理解しています。さらに、設計者は、PCB実装に関連するプロセスだけでなく、PCB製造に関連する材料科学に精通している必要があります。
アイダイアグラム アイダイアグラムとは？ アイダイアグラムは、高速チャンネル内の信号の動作と、反復励起に対するチャンネルの応答について知る必要があるすべての情報を提供します。
ハイブリッド ビームフォーミング ハイブリッド・ビームフォーミングとは何ですか？ ビームフォーミングは、特定の方向に電磁エネルギーを送信するために無線システムでアンテナアレイを使用する重要な放送方法です。より多くの無線システムが、ビームフォーミングとMIMOを使用して複数のユーザー（またはターゲット）を処理する能力を拡大しています。これは既にレーダー、WiFi、および新しい高帯域幅通信システム（5G）で使用されています。システム設計者にとって、これらのシステムのアンテナアレイのレイアウト要件を理解することが重要です。これらは、RFシステムで使用されるビームフォーミング方法に関連しています。 ビームフォーミングに関しては、MIMOとの区別について混乱が生じることがあり、二つは互いに関連していないと述べられることがあります。これは特別な場合にのみ真実ですが、一般的には多ユーザーMIMO（ MU-MIMO）は、複数のターゲットに変調信号を指向するためにビームフォーミングを必要とします。 この記事では、アナログとデジタルの技術を組み合わせた進んだ方法であるハイブリッドビームフォーミングの実装について見ていきます。この方法は、デジタル技術とアナログ技術の両方を組み合わせて複数のビームを作成し、さまざまな強度で複数のユーザーに到達することができます。RFイメージングシステムやレーダーシステムの場合、MIMO技術でのハイブリッドビームフォーミングは、調整可能な解像度で複数のターゲットを追跡することも可能にします。 ハイブリッドビームフォーミング概要 ハイブリッドビームフォーミングのシステム設計方法論を見る前に、アナログおよびデジタルビームフォーミング方法の簡単な概要が重要だと思います。ビームフォーミングは、アンテナからの放射分布を工学的に制御し、電磁エネルギーを特定の経路や角度に沿って指向させる技術です。 ビームフォーミングを実行するために必要な主要な構造は、二次元において規則的に配置されたアンテナ群、つまりアンテナアレイです。 位相アレイに送信される信号の相対的な位相と振幅を制御することで、放射されるビームの方向を制御できます。さらに、偏波を利用するか、アレイ内の各エミッターから一方向にのみ電磁放射を放出することで、放出可能なビームの数を倍増させることができます。 アナログビームフォーミング アナログビームフォーミングは、アンテナアレイ内の複数のアンテナに信号を送信することで動作します。各アンテナに送信される信号は、特定の時間窓によって遅延され、アレイ内の各アンテナから放出される放射に位相差を適用します。これらのアンテナアレイは、位相アレイとしてよりよく知られており、この位相差の適用は、RFシステムにおけるビームフォーミングのための歴史的に支配的な方法でした。 この方法では、単一の信号（場合によっては変調された）をアンテナアレイに入力します。この信号は、各アンテナに到達する前にトランシーバーによって位相がシフトされます。アンテナ間の間隔は、ビームの方向とサイドローブの強度を決定します。理想的なゲインの増加はlog(N)となります。ここで、Nはアレイ内のアンテナの数です。最後に、一次元に沿った強度分布（下記に示す）は、複数の発信器からの回折のケースです。 これらのアレイは、位相を調整することでスキャンすることができます。2Dアレイの場合、最大スキャン角度を垂直方向に設計できます。これは以下の要因に依存します： 放射波長（自由空間内） 放射要素のサイズ（上記の例では垂直サイズ） 放射要素間の距離（上記の例では垂直距離） 同じ考え方が水平方向にも適用されます。これで、2つの直交するスキャン方向があり、これらは放射アンテナ要素のサイズ、数、密度に応じて異なる解像度を持つことができます。RF設計のいくつかの重要な領域で重要なトピックであるため、このトピックについては次の記事でより深く見ていきます。 デジタルビームフォーミング デジタルビームフォーミングは異なるアプローチを取り、直感的ではありません。デジタルビームフォーミングでは、複数の変調信号がアンテナアレイに送信され、アレイに送信された信号の位相と振幅が組み合わされて、望ましいビームパターンを生成します。最も基本的なケースでは、単一の入力データストリーム（例えばQAM星座点）が複数のアンテナに送信され、振幅が組み合わされて望ましい放射パターンを生成します。 デジタルビームフォーミングは、実際にはプリコーディングと呼ばれるより高度なタイプの放送の特別なケースです。ビームパターンは、キャリア波と空間分布関数（Y）の積の和として定義できます。各要素から放出される信号（y）と各要素への入力信号（x）との関係は、以下に示すようにプリコーディング行列で定義されます： ここでの鍵は、上記で定義されたプリコーディング行列を決定することです。これには、望ましい放射パターン（y関数のセット）から逆算して、N放射要素の方程式のシステムを解くことが含まれます。これはソフトウェアまたはシステムコントローラー（
連続伝導モード Thought Leadership SMPSにおける連続伝導モード：それは何であり、なぜ重要なのか 連続伝導モードについてもっと学び、電源でこの条件にどのように設計するかを理解しましょう。最高の設計およびシミュレーションツールを使用することで、連続伝導モードが達成されていることを確認できます。
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