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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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フレックスPCBケーブルからのマルチボードシステム内のEMI マルチボードシステムにおけるフレックスPCBケーブルからのEMI 1 min Blog 電気技術者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 PCB設計者 PCB設計者 フレックスプリント回路ケーブルは、電子機器でのスペース節約や折りたたみ応用を可能にするために非常に役立ちます。フレックスプリント回路ケーブルは、一部の回路を搭載することも可能であり、スティフナーや取り付け穴を取り入れることによって、独特の固定をエンクロージャに可能にします。フレキシブルプリント回路は標準的な有線ケーブルオプションよりもコストがかかるかもしれませんが、設計および製造コストを確実に相殺する高価値アプリケーションを可能にすることができます。 他のボード間接続と同様に、フレックスPCBはEMIの問題を経験することがあります。これには、フレックスインターコネクト上の信号用コネクタからのEMIの放射、または外部ソースからのケーブルが含まれます。フレックスケーブルのユニークな構造は、非常に頑丈な軍事および航空宇宙システムを含む多くの設計で検討すべき興味深い解決策を提供します。この記事では、フレキシブルプリント回路ケーブルのEMIの課題に対処する設計要因についていくつか説明します。 フレックスプリント回路ケーブルの使用がEMIを引き起こす フレックスプリント回路ケーブルを使用するデバイスは、超コンパクトなデジタルデバイスから、自動車、軍事、航空宇宙用の高度に頑丈なシステムまで、幅広い用途にわたります。フレックスプリント回路ケーブルは、ほとんどの場合、デバイスのエンクロージャ内部にあり、外部環境にさらされることはありません。一部の製品、たとえばモジュラー製品では、フレックスケーブルがエンクロージャの外部に露出しており、異なるEMI耐性特性を持つことがあります。 ZIFコネクタ/エッジコネクタ用の金指で 終端される代わりに、フレックスプリント回路は標準のボード間コネクタで終端されることがあり、そのコネクタ終端は、ESDパルスなどのEMIがシステムに入る可能性のある点になり得ます。 EMIに対するこれらのリスク要因を認識した後、フレックスプリント回路内でEMIを抑制または防止するために使用できるいくつかの設計実践があります。 ハッチンググラウンドとハッチ密度 高速または高電力をサポートするフレックス回路基板の主な課題の一つは、固定されたプレーンを使用できないことです。電力をルーティングするフレックスケーブルの場合、これはしばしば ハッチングされた銅層を複数使用することを意味します。これにより、フレックスケーブルを必要に応じて形成し、曲げることができる一方で、必要な電流運搬能力を提供することができます。信号ルーティングの場合、トレースインピーダンスを定義し、信号線からの放射される放射を減少させるために、ハッチングされたグラウンドプレーンが必要です。 フレックスケーブルが過度のクロストークを経験している場合や、外部からのEMIを多く拾っている場合は、より密なハッチングされたグラウンディングが必要になるかもしれません。ハッチ開口部を縮小すると、単位面積あたりの銅の量が増加し、これによりプレーン層の遮蔽能力が向上します。残念ながら、高速信号の電力要件とチャネル帯域幅要件が非常に高くなりすぎると、フレックスケーブルはもはや役に立たず、標準の有線ケーブルが必要になるかもしれません。 ハッチングされたプレーンで使用される銅の充填率とハッチ開口部の比率はどのようにすべきか？これはハッチングの使用方法によって異なるため、一般的な声明を出すことは非常に難しいです。ハッチングはデジタル信号のグラウンドとして使用されたり、インピーダンス制御を提供するために使用される場合があります。その場合、ハッチングされたグラウンドの開口部は、信号の立ち上がり時間中の伝播距離の一部よりも小さくすべきです。電源とグラウンドの場合、ハッチ開口部が大きすぎてフレックスケーブルの電流容量が大幅に低下することはありません。シミュレーションはしばしば、 インピーダンスを特性化する、直流抵抗、およびハッチングされたプレーンの熱処理を必要とします。 ハッチングされたプレーンのインピーダンスシミュレーションは、ハッチングの周期性を示し、これにより高周波EMIがフレックスPCBケーブルによって受信されたり、放出されたりすることができます。 接続コネクタからの放射 接続されるコネクタを通る信号の遷移は、表面実装コネクタ、メッキされた指のためのZIFコネクタ、およびスルーホールピンコネクタで発生する可能性のある放射性放出の源となることがあります。高速デジタル相互接続用に使用されるフレックスケーブルは、接続されるコネクタからの放射性放出に確実に問題を抱えている可能性があり、主にコネクタのピン配置に十分なグラウンドがないためです。電力を運ぶフレックス相互接続も、複数の理由で放射源となることがあります。接続されるコネクタが放射を引き起こす一般的な理由は次のとおりです： 非常に高速な信号によって見られるインピーダンスの不一致 フレックスケーブルから放射されるトレース上の共通モードノイズ スイッチングノイズをケーブルに許容する不十分なフィルタリング コネクタのピン配置における 記事を読む
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PCB設計におけるEMI制御の習得：より良いEMIのためのクロストーク防止 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 シリーズの第6回目へようこそ、 PCBデザインにおけるEMI制御の習得です。この記事では、クロストークが信号の整合性とEMIにどのように影響を与えるかを探り、デザインでこれにどう対処するかについて議論します。 図1 - Altium Designer®でのPCBデザインの例 クロストークは、現代のプリント基板（PCB）デザインで最も頻繁に遭遇する問題の一つです。PCBの密度が増し続けるにつれて、この現象はさらに一般的になっています。より多くの高速インターフェースを、より小さなボードのエリアに統合するという傾向は、この課題を悪化させます。コンパクトなレイアウトはトレース間の近接を引き起こし、クロストークの可能性を大幅に高めます。 本質的に、信号のクロストークは、あるネット（またはトレース）から別のネットへの電気信号の意図しない転送を指します。これは、あるトレースを伝わる信号が生成する電磁場が隣接するトレースと相互作用するときに発生します。この文脈では、元の信号を運ぶトレースは一般に 「アグレッサー」と呼ばれ、望ましくない信号を受け取るトレースは 「ビクティム」として知られています。 図2 - クロストークが回路でどのように現れるかの例 電磁干渉（EMI）の分野では、クロストークは非常に重要です。これは、システム内の干渉の原因となるだけでなく、他のデバイスを乱す電磁放射の源にもなり得るからです。クロストークに関して重要なのは、信号電流が伝播する信号トレース間だけでなく、リターン電流がその源へ戻るリターン参照導体でも発生するということです。ここでは、 「グラウンドバウンス」といった現象が発生しますが、これもリターン参照導体で起こるクロストークの一例です。 クロストークとその影響を理解する クロストークの現象は主に2つの理由で発生します：導体間の静電容量結合と誘導結合です。2つ以上のトレースが非常に近くに配置され、信号の電圧と電流が時間とともに変化すると、信号トレースの端（アグレッサーと呼ばれる）のフリンジフィールド（電場と磁場）が近くのトレース（被害者）に結合し、これら近くのトレースに望ましくないノイズを引き起こします。 PCB設計者の仕事は、EMIを効果的に減少させるために、これらのフリンジフィールドが他の導体に与える影響を最小限に抑えることで、ノイズが一つのトレースから別のトレースへ伝播しないようにすることです。 図3 - 記事を読む