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シミュレーションと解析

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。

PCB用のスキーマティック・ネットリストとは何ですか？

Thought Leadership PCB用のスキーマティック・ネットリストとは何ですか？次の素晴らしい回路図を作成した場合、設計ソフトウェアの背後には多くのことが行われています。回路図内のコンポーネント間の接続は、少数の論理的および電気的識別子に還元することができます。回路図は異なるコンポーネントとピン間の接続を示すグラフィカルな画像を提供するかもしれませんが、設計についてすべてを本当に理解するためには、重要な文書が必要になります。回路図のネットリストは、実際のPCBを作成するために設計ソフトウェアの複数の機能で使用される中心的な情報の一つです。回路図のネットリストは、電気的接続情報を提供するとともに、設計データの機能構造を単一のデータセットで反映します。データを再利用する必要がある場合や、シミュレーションツールで電気的接続を迅速に定義する必要がある場合、ネットリストは回路図設計からこれらの他のツールへの移行を助けてくれます。また、設計レビューの一環として、製造業者にネットリストのコピーを提供する必要もあります。PCB設計ソフトウェア内のネットリストの正確な構造をもう少し詳しく見てみましょう。スキーマティックネットリストには何が含まれていますか？さらに進む前に、EDAソフトウェアで使用されるネットリストには、IC設計やPCB設計用の異なるタイプがあることを理解しておく必要があります。これらのネットリストは、ロジック、コンポーネント間の接続、および階層的な関係を定義することができます。ネットリストは、設計の構造と機能を要約するための強力なツールです。ネットリストにはグラフィカルな情報は含まれていません。これはスキーマティックドキュメント自体に含まれています。それはそうと、回路図とそのネットリストは密接に関連しています。ネットリストは回路図から生成することができるし、回路図（フラットまたは階層的）はネットリストから生成することもできます。PCB回路図の情報に関して言えば、ネットリストには複数のデータエントリが含まれ、各エントリには以下の情報が含まれます：ネットラベル：スキーマティック内の特定のネットに付ける名前です参照指定子：ネット上に接続されたコンポーネントのための指定子ですピン番号：ネット上の各コンポーネントはいくつかのピンを持っているため、ネット上の各コンポーネントのピン番号がネットリストに表示されますスキーマティックのネットリストの読み方を知っていれば、回路がシミュレーションの準備時にSPICEネットリストにどのように変換されるかを見ることができます。また、サードパーティのライブラリからのネットリストに見つかるかもしれないエラーをトラブルシューティングすることもできます。回路図をキャプチャして初期レイアウトにインポートすると、回路図のネットリストデータが使用されて、未配線のレイアウトで見られる接続線が作成されます。回路図にこれ以上の変更を加える必要がない限り、ボードを配線する際に設計データが一貫していることを確信できます。ただし、製造前に BOMとガーバーファイルが回路図とネットリストの情報と一致していることを確認する必要があります。製造業者がネットリストをどのように使用するか設計レビュー中に、回路図のネットリストのデータがGerber、BOM、および回路図のデータと比較されます。ネットリストとこれらのドキュメントの1つ以上の間に不一致が見られることはよくあります。これは、ほとんどの場合、設計が完了する前にネットリストとBOMをエクスポートした結果であり、設計を送信する直前の最後の変更により、BOM、ネットリスト、およびGerberを再構築して、すべてのデータが一致していることを確認する必要があります。これが繰り返しに聞こえるかもしれませんが、低品質の製造業者を使用して不良のボードのバッチを郵送で受け取るよりはましです。製造業者は、ネットリストを使用してベアボードテストの要件を定義します。ネットリストの接続性は、ベアボードテストプロセスに使用されるテストフィクスチャにプログラムされます。ODB++データファイル形式は、ネットリストをパッケージから生成できるため、製造において好ましい形式です。それ以外の場合は、Gerberファイルと一緒にIPC-D-356ネットリストを送信することをお勧めします。これにより、ベアボード製造前に徹底的な比較が可能になります。古いプロジェクトのネットリストを捨てないでくださいデザインの再利用は新しい概念ではなく、頻繁に使用するライブラリや回路ブロックを保持することから全てに及びます。異なるEDAアプリケーションからの設計データを希望のプラットフォームにインポートすることは難しい場合があります。次の設計は古い設計のバリアントであるかもしれませんし、元の回路図/レイアウトの特定の機能ブロックを参照する必要があるかもしれません。古いプロジェクトからのネットリストを保持しておくことで、元のレイアウトや/および回路図データが破損しているかアクセスできない場合でも、新しい設計プラットフォームでそれらを再構築するのに役立ちます。回路網リストに配置されたデータは特定の形式で高度に構造化されているため、異なる設計プラットフォームは新しい設計を構築する際に互いの回路網リストを再利用することができます。古い設計のコンポーネントに対してモデル、回路図シンボル、PCBフットプリントを持っていれば、新しいソフトウェアで元の設計を手動で再構築する必要はありません。回路網リストからネット名、参照指定子、ピン番号を読み取ることはできますが、古い回路網リストから設計を迅速に再構築できる設計ソフトウェアを使用する方がはるかに良いでしょう。 Altium

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今月のWebセミナーでは、新たに更新、改良されたSPICEエンジンをAltium Designerで使用し、完成したプロジェクトが意図したとおりに機能するかどうかを簡単に検証する方法を実際にご覧いただけます。