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シミュレーションと解析

最高の電源回路設計ツールとシミュレーション

最高のシミュレーション付き電源回路設計ツールベンチトップ電源から組み込みボード上の電力レギュレータ回路に至るまで、設計者はしばしばカスタム電源回路設計とレイアウトを作成する必要があります。これらの回路は設計が単純に聞こえますが、安定した高品質の電源回路設計を作成するには、Altium DesignerのSPICEベースのシミュレーションおよび検証ツールが必要です。 Altium Designerは、回路設計と回路シミュレーションツール以上のものを提供します。Altium Designerで簡単にPCBレイアウトを作成し、ボードを製造のために準備することができます。最高の電源回路設計とレイアウトを作成する方法を見るために読み続けてください。私たちの回路設計ソフトウェアは、最高の電源回路設計とレイアウトを作成するのにどのように役立つかを示します。 ALTIUM DESIGNER 回路設計機能と強力なPCBエディタ、シミュレーション機能を統合した統一されたPCB設計パッケージです。単純な電圧レギュレータを設計するのは簡単ですが、製品グレードの電源はリニアレギュレータをはるかに超えます。PCBのための電源回路設計は非常に複雑になり得ますし、回路図、PCBレイアウト、シミュレーション、製造ファイルを作成するためには複数のツールが必要です。システムに最適なレギュレーションと電力変換トポロジを決定した後、回路図に回路を実装し、設計を検証する必要があります。統合設計パッケージにアクセスできる場合、電源供給回路の回路図を設計し、高品質のPCBレイアウトを作成し、単一のプログラムで回路シミュレーションを実行することができます。電源変換および調整戦略を作成およびシミュレートするのに役立つ、最高の回路シミュレーションおよび設計機能セットを見てみましょう。レギュレータと電源変換戦略を選択する電源回路設計では、ACからDCへのコンバータ回路から始まり、電力調整および電力変換ステージに至るまで、システム全体をブロックとして考慮する必要があります。一部の電圧または電流レギュレータトポロジーは、電源変換プロセス全体で複数の機能を提供できます。しかし、これらのレギュレータは非常に複雑であり、製造に進む前にシミュレーションで検証する必要があります。以下の図は、電源のすべての重要な部分を含むブロック図の例を示しています。このタイプのシステムは、スイッチングレギュレータを使用して高効率の電力変換を提供することを目的としています。壁の電力を受け取り、ブリッジ整流器でACをDCに変換することができます。整流器の出力は、スイッチングコンバータからの電流スパイクを平滑化するPFC回路に渡されます。入力および出力は、導電性EMIを除去し、レギュレータセクションに安定した電力が渡されることを保証するためにフィルタリングされます。電源回路設計ステージおよびコンバータブロック図。レギュレータセクションは、適切なトポロジーで設計する必要があります。最も一般的なレギュレータのトポロジーはスイッチングレギュレータで、これによりSMPS電源が提供されます。これらの電源は、非常に安定した出力電圧と高効率の調整を提供するように設計することができます。また、DC-DC変換のための多くのよく知られたトポロジーがあります。トポロジー効率利点欠点

アンプの安定性分析

Thought Leadership 振動、クリッピング、およびアンプの安定性分析におけるリンギング PCB用のアンプ回路を設計する場合は、アンプの安定性分析を使用して、安定振動の限界を理解してください。

Sパラメータ測定

Thought Leadership Sパラメータ測定と電力整合性における誤差どこを見ても、Sパラメータがなくなることはありません！それらは、相互接続やアンテナなどのシステムを理解するために必須のツールであり、他のネットワークパラメータが電気的な振る舞いを概念的に理解するのに時々より良いかもしれません。これらのパラメータは通常、電子エンジニアの間で信号の整合性のために予約されていますが、よく見ると、Sパラメータは電力の整合性にも使用されていることがわかります。これは、電力の流れの観点から直感的に理解できるはずです：黒川のSパラメータの元々の定式化は、信号によって運ばれる電力の観点からでしたので、なぜこれを電力の整合性に使用しないのでしょうか？ PDN設計では、特に高速デジタルコンポーネントにおいて、低PDNインピーダンスへの設計が重要です。低PDNインピーダンスは、与えられた瞬間電流引きに対する電源レール間の低電圧変動につながります。ネットワークパラメータはPDNを特徴づけ、そのインピーダンスを決定するために使用できますが、Sパラメータの使用には正確なPDNインピーダンス計算のために適切な参照（ポート）インピーダンスの使用が必要です。簡単なケースでSパラメータ測定の誤差がZパラメータ測定にどのように伝播するかを正確に見て、直感を得た後、一般的なNポートPDNとSパラメータ行列の誤差がインピーダンス行列にどのように誤差を生じさせるかについて議論します。 Sパラメータと電力整合性 Sパラメータを測定する際、すべての測定は帯域制限され、離散的にサンプリングされます。これにより、避けられない測定誤差が生じます。言い換えると、測定されたSパラメータは真のSパラメータではなく、因果関係に問題を引き起こします。Sパラメータは他のネットワークパラメータ（Zパラメータを含む）の計算に使用できるため、Sパラメータの誤差はZパラメータの誤差にどのように影響するのでしょうか？2ポートPDNの場合、そしてNポートPDNの場合について見てみましょう。大きなS11を持つ2ポートPDNの誤差まず、2ポートPDNの誤差について見てみましょう。これは、いくつかの洞察を得るために解決できる簡単な問題です。始めるために、基本的な変換を使用して、PDN内のSパラメータをZパラメータに関連付け、次にいくつかの誤差の存在下でZパラメータを計算します。次の方程式では、2つの誤差の存在下でのPDNのSパラメータ行列を用いて、私のPDN自己インピーダンスを定義しました。 e項は私のS 11/S 22誤差であり、 f項は私のS 21/S 12誤差です。相互性が成り立つと仮定すると（S ij = S ji）、次のようになります：自己インピーダンスの重要な側面に焦点を当てるために、PDNが相互にかつ損失なしであると仮定しましょう。この場合、SパラメータはS 21

リターンロスと反射係数

S11パラメーターとリターンロスと反射係数: これらが同じになるときとは？リターンロスと反射係数、S11パラメーターの違いは何ですか？この記事に答えが記載されています。

統合回路CMOS負荷容量

伝送線路上の負荷容量が信号に与える影響伝送線路や集積回路のデータシートについて読んだことがあるなら、負荷容量というどうやら神秘的な量について知ることがあります。この値は、伝送線路に接続されたコンポーネントリードの形状、基板材料、および集積回路ダイ上の基準平面までの距離に依存します。伝送線路を扱う際、コンポーネントの負荷容量は受信側で見られる信号の挙動に重要な影響を与え、PCB内で負荷容量をどのように影響させるかを理解することが重要です。特定の負荷コンポーネントに対する伝送線路上の信号挙動を分析する必要がある場合、負荷容量はSパラメータや伝送線路の伝達関数に影響を与えるため、高速/高周波信号分析において考慮する必要があります。さらに、十分に高い周波数では、負荷における実際の入力インピーダンスは負荷容量によって決定されます。ここでは、負荷容量をよりよく理解し、PCB上の伝送線路で信号にどのように影響を与えるかを決定する方法について説明します。負荷容量とは何か？統合回路における負荷容量は、入力リードと最も近い基準平面の間の寄生要素です。言い換えると、コンポーネントに接続された入力パッドと伝送線は、共通のグラウンド基準（伝送線とICが同じグラウンド平面を共有していると仮定）に対してシャント容量を見ることになります。これは、伝送線に接続されたパッドが信号が受信機に到達するとある電圧になるが、PCB基板と統合回路ダイによってグラウンド平面から分離されているために発生します。この時点でピンパッケージのインダクタンスは省略されていますが、これは伝送線とパッドの間に直列要素として位置します。パッド/グラウンド平面とリード/ダイグラウンド平面の寄生容量が並列になり、合計の負荷容量を与えます。これは以下の回路図に示されています：上記の差動チャネルのケースでは、適用された終端は、差動信号を含む図を簡略化するために、単純な並列抵抗として示されています。しかし、差動受信機に適用される実際の終端回路は、この記事で議論したように、より複雑であり、差動インピーダンスにマッチングするのではなく、チャネル内の個々の伝送線にマッチングしてオフセットを保持することを目的としています。終端上記の例では、固有のインピーダンス不一致に対処する自然な解決策は終端を適用することです。特性インピーダンスでのシャント終端を検討してください（IC内に統合されているか、外部抵抗器で適用されています）。低周波数では、負荷インピーダンスは終了インピーダンスとして現れます。しかし、高周波数では、負荷インピーダンスは負荷容量に完全によるものとして現れます。ここからの教訓は：負荷容量のために、限定された帯域幅でのみインピーダンスマッチングが可能であるということです。送信端容量自然に思うかもしれませんが、伝送線のソース側の容量はどうなるのでしょうか？実際には、パッドの存在によりドライバーの出力インピーダンスを決定するソース容量があります。この信号は（ドライバー + 伝送線）システムから発信され、ドライバーの外側でのみ測定されるため、モデリング時には通常無視されます。したがって、信号がどのようにそこに到達したかについては基本的に心配する必要はなく、測定できることが重要です。心配する必要があるのは、（伝送線 + 負荷）システムの入力インピーダンスだけです。負荷インピーダンスを持つ伝達関数伝送線に入力された信号は、負荷容量によって影響を受けます。これは伝達関数で定量化されます。直感的に、上の図を見ると、容量は信号の高周波成分に対してグラウンドへのシャント要素のように作用します。したがって、実際のICに接続された伝送線は、信号が負荷に到達する前でさえ、ローパスフィルターのように機能します！

伝送線路の伝達関数 ABCDパラメーター Sパラメーター

ABCDパラメーターとSパラメーターからの伝送線路の伝達関数高周波数とデータ転送速度のチャンネルは、モード選択伝送線路として配線できます。この配線手法を検討する必要があるのは、次の場合です。