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シミュレーションと解析

電子製品の設計

電子製品の設計を推進する今日のPCB設計者プロの設計者は、自分たちが電子製品の開発プロセスで重要な役割を担っていることを知っています。回路基板なしでは、すべての半導体が無意味になり、私たちが享受する最新の体験を提供できなくなります。PCB設計者は製品開発プロセスで非常に重要な役割を担いますが、製品開発ツールに関してはいまだに不利な立場に置かれています。PCB設計ソフトウェアは物理的なレイアウトの構築には優れていますが、その機能が製品開発全体に拡張されるのはまだまだ時間を要します。では、業界は製品開発でより重要な役割を果たすPCB設計者をどのようにサポートできるのでしょうか？Altiumでは、システムレベルに注目し、製品開発プロセス全体で設計者がより一層関与するためのツールを作成する方向へと徐々に移行しています。よく言われているように、段階的に進むエンジニアリングの時代は終わり、現在最も成功している製品は、共同プロセスで構築されています。 PCBを超えた製品設計に関係するものとは製品設計のアイデアそのものが明白でなければなりません。システム全体を総合的に検討することが重要であり、システム内の主要コンポーネント間の関係を設計することで目標が達成されます。たとえば、筐体やHMI要素によってPCBへの配置やEEの部品選定が進み、基板やコネクタの数によってハーネスの必要性が生じ、シミュレーションの結果によってアセンブリの配置や材料の選定が影響を受けるといったように、システムで考えられる設計上の関係は非常にたくさんあります。筐体 PCBとそのコンポーネントは、望ましいユーザー体験を作り上げるために重要ですが、ユーザーが実際に取り扱うのは筐体です。そのため当然のことながら、筐体はユーザー体験がアクセシブルな、心地よい美学を備えている必要があります。また、すべてのコンポーネントとサブシステムを1つのパッケージに収容する必要がありますが、このシンプルな要件がPCBレイアウトに深刻な制約を課すことになります。マルチボードシステム単一の基板またはコンポーネントに依存する製品は少なくなり、多くの製品はライフサイクル全体で静的な状態を維持しなくなります。多くの製品は、複数のコンポーネントやサブシステムに依存しており、その中には電気的、機械的に相互接続しなければならない複数のPCBが含まれます。MCADアプリケーションでは、機械設計者がECADの共同作業者と協働するための2つのアプローチがあります。古い方法: 各基板をSTEPモデルとしてエクスポートし、これらをMCADユーザーに共有/メールし、MCADアプリケーションにインポートして機械バックチェックを行います。新しい方法: ECAD/MCADコラボレーションが統合され、MCADユーザーはファイルをエクスポートすることなく、単一のシステムとしてすべての基板にアクセスできます。多くの企業は、製品の機械設計を可視化するために電気設計者と機械設計者が今でもファイルをエクスポートし合っています。Altium 365は、MCADユーザーとECAD ユーザーが安全なオンラインプラットフォームを通じて直接協働できるように、クラウドを使ってMCAD CoDesigner拡張機能をプロビジョニングすることで、この問題に対処しました。 Altium Designer向けMCAD CoDesignerの詳細について新しいアプローチとは、基板間に論理定義を適用し、PCB

仮想配列計算

MIMOシステムで仮想配列を計算する方法 MIMO機能を使用するRFおよびセンシングシステムには、仮想アンテナの設計と配置に関するいくつかの重要な設計上の制約があります。これらのシステムでは、より高い解像度とより高い送受信ゲインが必要なため、ビームフォーミングと低レベル信号の受信用により多くのアンテナを配列に詰め込む傾向があります。この傾向には理由があり、アンテナ配列システムの重要な概念に関連しています。複数の送信アンテナと受信アンテナが同じ場所に配置されている場合、それらは連動して、仮想アンテナ配列と呼ばれるものを形成します。仮想配列はアンテナの実際のセットではなく、アンテナ配列の動作を説明する数学的に同等のオブジェクトです。空間多重化を含むMIMO仮想配列機能を可能にするアンテナ配列を構築する上で重要なのは、仮想配列内で仮想アンテナの配置を設計することです。アンテナをPCB上で適切にグループ化することにより、実際の配列の送受信ゲインが高くなるように仮想配列を設計できます。これは通常、物理的に大規模な無線システムで行われますが、PCB上に仮想アンテナ素子を配置するシステムでも行うことができます。アンテナの配置と配線が正しく行われている限り、MIMOモードで動作するアンテナ配列から最大限のゲインを得ることができます。この記事では、RFの計算方法について説明します。仮想配列とは？ビームフォーミングや空間多重化のために協調して動作する、同じ場所に配置されたアンテナシステムはすべて、仮想RF配列と呼ばれる同等のアンテナ配列であるかのように動作します。これは次の定義につながります。配列の送受信アンテナセットが連動して信号を送受信する場合、仮想配列と呼ばれる同等のアンテナ配列のように動作します。仮想配列が送信または受信モードでのみ動作する場合、送信/受信の両方における実アンテナゲインは仮想配列ゲインと等しくなります。仮想配列は架空のエンティティですが、電子ステアリング範囲（方位角と仰角）および角度分解能計算機に対する配列の影響を視覚的に理解するのに役立ちます。要するに、より多くの素子が連動する場合、どのタイプのビームフォーミングモードでも、放出されるビームの指向性ゲインが高くなり、角度分解能が向上します。仮想配列を理解するには、次の2つの量を計算する必要があります。仮想配列内の仮想素子の数仮想配列内の素子の位置仮想アンテナ素子の数と解像度 NTX送信素子とNRX受信素子を含む平面仮想アンテナ配列内の仮想素子の数は次のとおりです。この数値は、配列の最大解像度に関係するため重要です。速度と距離の解像度が角度解像度の影響を受けるレーダーシステムでは、レーダーで画像を形成できるレベルまで解像度を向上させるために多大な努力が払われてきました。従来の 3-TX/4-RX直列給電パッチアンテナ配列は、レーダー画像に必要な解像度を提供するのに十分な解像度を備えていないため、これらのシステムのアンテナ数を増やすことに重点が置かれています。 MIMO仮想配列として動作する場合、配列全体の角度分解能は、次のように単一のアンテナの角度分解能に関連しています。このことは、より小型の機器に搭載する仮想アンテナ配列ゲイン計算機のサイズを大きくしようという動きを示しています。配列の数が多いほど解像度が向上し、ゲインが高くなるので、より低い電力や広い通信距離でシステムを運用できる可能性があります。同様に、スキャン範囲は、仮想配列内の仮想素子間の等価距離によって制限されます。従来の回折限界発光パターンが必ずしも成立しないスパース配列では、仮想配列もスパースとなり、解像度が上式に従わなくなります（このことは、「同じ場所に配置すること」を厳密に定義する必要性を強調しています）。配列ゲイン

RF設計ソフトウェア

高周波基板用に最高のRF設計ソフトウェアを使用します高周波数とデジタルインターフェイスに対応する無線周波数システムの設計は難題であり、最適なRF設計ソフトウェアツールが必要です。高GHz帯のRFエンジニアリングは、最高のRF設計ソフトウェアを援用して、正確な基板トレース配線、レイヤスタック設計、および回路設計を保証します。Altium DesignerをRF設計プロセスに使用して、次のGHz帯システムを製造に移行します。 Altium Designer 回路設計機能、強力なPCBエディタ、 RFエンジニアリング専門家向けのシミュレーション機能を備えた統合回路基板設計アプリケーション。多くの電子部品製造エンジニアはデジタル設計のコンセプトに精通していますが、 RF設計に特異な点についてはどうでしょうか。高周波で動作し、基板上のデジタルインターフェイスで動作するRFシステムでは、適切な手順が実行されない限り信号品質が低下するシグナルインテグリティの問題が、多数発生する可能性があります。最高のRF設計ソフトウェアを使用する設計者は、RFシステム用の最適な基板レイアウト技法に従うと同時に、最良のシミュレーションおよび分析機能によってシステムを評価することができます。GHz帯周波数に対応するRF基板を設計する必要がある時は、業界最高のデジタル、RF、および混在信号設計ソフトウェアである Altium Designerのような総合設計プログラムを使用します。 RFエンジニアリングにおける正確な回路設計すべての新規の電子システムは回路設計として始まり、電子部品製造エンジニアはRFエンジニアリングのための強力な設計とシミュレーションのツールを必要とします。RF回路設計では、高周波数で動作でき、またシステムの構築、および実際のコンポーネントを使用して設計を評価できるシミュレーションが必要です。フィルタやマッチングネットワークなどの回路を経由した信号伝播を理解するには、システムレベルのデザインアプローチが必要です。すべてのソフトウェアツールがこれらのタスクに対応できるわけではなく、多くの設計者は、フィールドソルバーを回路設計エディタおよびSPICEシミュレーターと組合せてRF設計を作成せざるを得ません。必ず、統合されたコンポーネントライブラリと基板サプライチェーンへの接続を備えた最適な回路設計ツールを使用してください。Altium Designerの回路図エディタには、 SPICEシミュレーションの標準コンポーネントモデルに対応する強力なSPICEシミュレーションエンジンが搭載されています。1つのプログラムですべてにアクセスできるため、高品質の電力コンバータを設計し、その設計を迅速かつ容易に検証できます。混在信号の設計とシミュレーションのツールを備えたRF設計ソフトウェア Altium Designerには、 RF回路設計および分析に使用するシミュレーションモデルを使って、非常に多くの実際のコンポーネントにアクセスできる最高の回路図エディタが付属します。設計者は、 RF設計プロセスを効率化すると同時に、システムレベルのデザインと分析を支援できます。Altium

ビアインピーダンス計算機

なぜほとんどのビアインピーダンス計算機が不正確なのかビアインピーダンス計算機は、インピーダンス制御が通常必要とされない低周波数範囲でのみ有用です。

NVMe M.2 PCIe コネクタスタブ

PCIeコネクタ上のスタブに関する簡単な研究スタブは、高速PCB設計において重要な話題であり、高速デジタル相互接続の全てのビアからスタブを常に取り除くべきだという長年のガイドラインがあります。スタブは高速ラインにとって悪いものですが、必ずしも取り除く必要はありません。より重要なのは、損失プロファイルと周波数を予測し、そのような損失を防ぐために適切にフロアプランを立てることです。この記事では、Altium Designerに同梱されているMiniPCの例題プロジェクトを使用して、高速PCB上でのPCIeルーティングに関するいくつかのシミュレーション結果を見ていきます。問題となるシミュレーションでは、コネクタから出るPCIeレーンのSパラメータを計算します。これらのシミュレーション結果を見ることで、スタブがビアやコネクタの遷移においてシグナルインテグリティにどのように影響を与えるかを、シミュレーションの観点から理解するのに慣れていない設計者が、適切なコンポーネント選択、配置、およびルーティングの選択を行うのに役立ちます。スタブとPCIeルーティングにおける潜在的な問題 PCIeルーティングでは、レーンはAC結合キャパシタを備えた差動ペアとしてルーティングされます。これらの差動ペアをコネクタを通して周辺機器、例えば拡張カードに接続することが一般的です。これらの拡張スロットコネクタを通してルーティングする過程で、最大帯域幅を制限する可能性のあるライン上に残余スタブが存在する場合があります。これはシミュレーションで非常に正確な結果を得ることができ、PCIeチャネルの正確な帯域幅を特定することができます。高速伝送線上のスタブは、PCIeレーン上で高周波インピーダンストランスフォーマーのように振る舞うことができるため、損失や反射を引き起こす可能性があります。この記事でスタブ分析についてさらに読む。 PCIeレーン上のスタブを制限することが推奨されていますが、アドインカードやモジュールにルーティングするために使用されるコネクタ上に存在する可能性があります。例として、垂直に取り付けられたPCIeアドインカード用のエッジコネクタはスルーホールコンポーネントであり、コネクタと同じ層上でルーティングする際に使用可能な信号帯域幅を制限する役割を果たす可能性があります。特にキャパシタの配置を考慮する場合、反対側の層でのルーティングが好ましいかもしれません。 PCIeレーンのコネクタスタブ損失の例信号がビアスタブを通過する際に発生する干渉効果や、PCIeレーンに沿ってDCオフセットを除去するためのコンデンサが必要であるため、コネクタを介してルーティングする際にビアスタブが損失にどの程度影響を与えるかを研究する価値があります。問題のMiniPCボードは、以下に示すように、PCIeインターフェースを備えたArria 10 FPGAを使用し、スロットコネクタにルーティングされています。以下の分析に必要な他の重要な仕様は、ボードの厚さと誘電率です：ボード厚さ = 2.028 mm 全層でDk

最高の回路設計ソフトウェア

Altium Designer：最高の回路設計ソフトウェア Altium Designerには、最高のPCBレイアウトツールが備わっているだけでなく、学生、愛好家、専門家にとって最高の回路設計ソフトウェアでもあります。

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