PCB Design for Consumer Electronics

On the surface, consumer electronics can seem like the easiest market to design for. After all, it’s all about the next cool personal electronic gadget looking cool and working with the latest user interface, right? But if you’ve ever designed and released electronic products for consumers before, you know all too well how difficult it can really be. While keeping marketing and graphic design people happy with your design, you also have to figure out how to make sure this new product is going to pass regulatory requirements for safety, EMC, and environmental laws. At the same time, feature creep, last minute changes, and unavailable components can cause fatal delays to the product launch, leaving the market wide open for competitors.

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PCBデザイナーのための究極の高速信号整合性入門 1 min Blog シミュレーションエンジニア

シミュレーションエンジニア

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シミュレーションエンジニアシグナルインテグリティの基礎シグナルインテグリティとは、PCB（プリント回路基板）を通過する電気信号の品質と信頼性を指します。高速PCB設計において、シグナルインテグリティを維持することは重要であり、わずかな信号の歪みでもデータの破損、通信エラー、全体的なシステムの故障につながる可能性があります。インピーダンスの不一致、クロストーク、信号の反射、電力の変動などの要因がシグナルインテグリティに大きな影響を与えるため、慎重な設計と分析が必要です。 PCBにおけるインピーダンスの理解 PCB設計の文脈において、インピーダンスとは、交流が回路を通過する際に遭遇する抵抗のことです。このインピーダンスは、トレースの幅や厚さ、これらのトレースの間に使用される誘電体材料の種類、PCBの層の全体的な構成など、さまざまな要因によって形成されます。高速PCBアプリケーションでは、信号の反射を避け、信頼性の高いデータ伝送を保証するために、一定のインピーダンスを維持することが重要です。高速PCB設計におけるインピーダンスの一貫性を確保するために、いくつかの戦略的な技術が適用されます：制御インピーダンストレース：エンジニアは、目標インピーダンス値を達成するために、トレースの幅や間隔といった幾何学的特性を設計します。高度なシミュレーションツールが使用され、これらのインピーダンスレベルを生産前にモデル化し検証します。例えば、特定の信号トレースに対して50オームのインピーダンスを確立することが設計要件となる場合があります。シミュレーションを通じて、トレースの寸法はこの仕様を一貫して満たすように微調整されます。差動ペア：高速信号伝送において、信号はしばしば差動ペアとして配線され、これは2つの補完的な信号が同時に送信されることを意味します。この構成はインピーダンスを安定させるだけでなく、ノイズの軽減にも役立ちます。USB 3.0技術において差動ペアが一般的に使用され、信号の整合性を向上させ、電磁干渉を減少させます。材料選択：基板材料の選択は、インピーダンス安定性に大きな影響を与えます。一貫した誘電特性を持つ材料を選択することで、PCB全体でインピーダンスが変動しないようにします。例えば、安定した誘電定数で知られる標準のFR4材料は、回路基板全体でインピーダンスの一貫性を維持するためによく選ばれます（トレースが長すぎない場合）。 Altium DesignerのPCBスタックアップエディターに統合された電磁場ソルバー反射と信号終端信号反射は、信号がその経路に沿ってインピーダンスの不一致に遭遇したときに発生し、信号の一部がソースに向かって反射することを引き起こします。この反射は信号を歪ませ、データエラーを引き起こし、全体的な信号の整合性を低下させる可能性があります。インピーダンスの不一致の一般的な原因には、トレース幅の急激な変化、ビア、コネクターが含まれます。終端技術は、伝送線のインピーダンスを負荷と一致させ、反射を最小限に抑えるために使用されます：直列終端：これは、信号源の近くに抵抗を直列に配置することを含みます。これは短いトレースに対して単純で効果的です。例えば、高速メモリインターフェースでは、トレースインピーダンスに一致させ、反射を防ぐために33オームの直列抵抗が使用されるかもしれません。並列終端：

圧電エネルギーハーベスティングの深掘り

圧電エネルギーハーベスティング深掘り 1 min Engineering News エネルギー効率を最大化することが重要な時代に、圧電エネルギー収穫は魅力的な解決策として浮上しています。これは、周囲の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する方法を提供します。この技術は、特定の材料が機械的ストレスを受けると電気を生成する圧電効果に根ざしており、電子設計者やエンジニアにとって興味深い機会を提示しています。この記事では、圧電エネルギー収穫のさまざまな技術を見ていき、これらの方法を電子設計に統合してエネルギーの自立性と持続可能性を高める方法を探ります。圧電材料の理解圧電材料には、石英、チタン酸ジルコン鉛（PZT）、フッ化ポリビニリデン（PVDF）などがあり、機械的ストレスに応じて電気荷を発生させる独特の性質を持ち、圧電エネルギー収穫技術にとって重要です。天然の圧電材料である石英は安定性と高い電圧係数を提供し、PZTのような合成源は電子部品の特注アプリケーションに不可欠な形状とサイズの柔軟性を提供します。材料科学の進歩により、優れた性能と耐久性を提供する新しい圧電材料が開発されました。研究者は、柔軟性と環境に優しいポリ乳酸（PLA）などの有機圧電材料を探求しています。これらの革新的な材料は、柔軟性と生体適合性が重要なウェアラブル電子機器のアプリケーションに理想的です。圧電エネルギー収穫技術直接圧電効果は、圧電材料を使用したエネルギー収穫の最も単純な形態を表しています。これは、特定の材料が適用された機械的ストレスに応じて電気荷を生成する固有の能力を利用します。この技術の実用的な例は、スマートフットウェアで見ることができ、圧電要素が靴の底に統合されています。着用者が歩いたり走ったりすると、これらの要素にかかるストレスが電気エネルギーに変換され、携帯電話の充電やフィットネストラッカーなどのウェアラブルデバイスの電源として使用できます。この方法の効率は、使用される圧電材料の位置と量、およびユーザーの典型的な活動レベルに依存します。進歩により、頻繁で多様なストレスに耐えることができるより強力で効果的な圧電材料の開発が可能になり、直接圧電効果は日常的なアプリケーションにますます実現可能になっています。振動エネルギー収穫：振動エネルギー収穫は、周囲の振動が一定で予測可能な環境、例えば多くの自動車や工業設定などで最も関連性があります。この技術は、車両のエンジンの近くや工業機械内など、振動が発生する場所に圧電要素を設置することを含みます。これらの要素は振動からエネルギーを捕捉し、それを電気パワーに変換し、それを使用してシステムを監視するセンサーや補助照明などを動作させることができます。振動エネルギーの収穫の成功は、振動の周波数と振幅、およびこれらの特定の特性に対する圧電素子のチューニングに依存しています。エンジニアはこれらのシステムの設計を絶えず改良して、効率と適応性を最大化し、これにより多数のセクターでの幅広い応用が可能になっています。音響エネルギー収穫：音響エネルギー収穫は、圧電材料を使用して音波を使用可能な電気エネルギーに変換します。この技術は、都市環境やノイズキャンセリングヘッドフォンのような特定の消費者向け電子機器など、騒音が豊富なデバイスで使用されます。これらのヘッドフォンでは、圧電材料が不要な周囲の音を減少させ、音圧を電力に変換することでデバイスのバッテリー寿命を延ばします。音響エネルギー収穫の実装には、音波の強度と周波数範囲がエネルギー変換効率に大きく影響するため、音響環境を慎重に考慮する必要があります。研究者は、音響エネルギー収穫をより効果的で実用的にするために、圧電材料の感度と応答範囲を向上させる方法を模索しています。流体誘発振動収穫：パイプラインやHVACシステムなど、流体が移動または管理される設定では、流体誘発振動収穫が効果的な技術です。圧電センサーは、これらのシステムに流れによって誘発される振動からエネルギーを捕捉するために設置されます。この収穫されたエネルギーは、流量センサーや漏れ検出器などの重要な監視機器を動力供給し、外部電源への依存を減らしながらシステムの信頼性を向上させます。流体誘発振動収穫を最適化する鍵は、流体の流れのダイナミクスと流体とパイプラインや導管の構造との相互作用を理解することにあります。エンジニアは、これらのアプリケーションで使用される圧電材料の感度とエネルギー変換効率を継続的に向上させ、さまざまな流体関連産業での使用を拡大することを目指しています。圧電エネルギー収穫のためのコンポーネント圧電エネルギー収穫システムで使用されるコンポーネントには、センサー、モーター、モータードライブ、コントローラー、エネルギー貯蔵（バッテリーおよびキャパシタ）、電圧レギュレーター、および電力管理システムが含まれます。圧電センサー：圧電センサーは、圧電効果を利用して、圧力、加速度、温度、ひずみ、または力の変化を電気信号に検出し変換します。例えば、圧電圧力センサーは医療モニターにおいて重要であり、

USB Type-C パワーデリバリーをあなたの設計に追加しましょう！

USB Type-C パワーデリバリーをあなたの設計に追加しましょう！ 1 min Altium Designer Projects PCB設計者

PCB設計者

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PCB設計者この記事では、Phil SalmonyがUSB Type-C Power Deliveryの基礎を探求し、専用のPD ICを自分のPCB設計に簡単に組み込む方法を学びます。

学習演習 - 電圧レギュレータテスト治具

学習演習 - 電圧レギュレータテストフィクスチャ 1 min Blog PCB設計者

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銅線のロール

回路ブレーカー：銅不足がコンポーネント業界に与える影響を理解する 1 min Blog PCB設計者

PCB設計者

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PCB設計者銅不足が迫っていることがコンポーネント業界に与える影響、その歴史的背景、そしてOctopartのようなツールを使った戦略について探求します。

調達のそう遠くない未来

調達のそう遠くない未来 1 min Engineering News 調達は、ますます専門的な機能として急速に重要性を増しています。過去数年の課題に基づき、調達はプロセスの管理と最適化だけでなく、重要なビジネス問題に取り組み、解決するためのさらに重要な役割を果たすことになるでしょう。これはあなたの組織にとって何を意味するのでしょうか？あなたをそこに導くことができる高度にスキルを持ったチームが必要になります。技術的/戦略的調達チームの構築米国労働統計局によると、ロジスティシャン（製品の取得、割り当て、配送を管理する人）の雇用率は、2020年から2030年にかけて30パーセント増加すると予測されています。しかし、現在の環境ではチームをまとめることは容易ではありません。パンデミックへの対応とサプライチェーンの混乱をどう乗り越えるかを考える中で、リアルタイムでデータを理解し、より良い方法を実装することが重要であることが明らかになりました。多くの既存の調達チームは、その任務には不十分でした。技術の力は、調達エコシステムのあらゆるセグメントで重要性が高まるスキルを推進しました。したがって、未来の調達チームには以下が求められます：技術ベースの調達経験リスクとリスク軽減を理解する能力ビッグデータと人工知能の使用に基づく予測分析コミュニケーションと協力の能力調達チームは、自動化を活用し、壊滅的な影響を及ぼす前に脅威の早期指標を監視することになります。また、バイヤーとサプライヤーの関係を構築し、維持する必要があります。これはすべてどのように行われるのでしょうか？それは戦略的調達から始まり、関係を確立し、育て、インテリジェントなソフトウェアを介してすべてを結びつけることから始まります。戦略的調達—賢く、迅速に戦略的調達は、ビジネスがバイヤーとサプライヤーの関係を見る方法を変革しています。これには、支出分析、データ駆動型のサプライヤー選択、ベンダーパートナーとの継続的なエンゲージメント、そしてコストだけでなくベンダー関係を通じて提供される価値を評価することが含まれます。コラボレーション、説明責任、およびイノベーションに基づいてバイヤー・ベンダーパートナーシップを構築することで、コストを削減し、サプライチェーンの効率と信頼性を向上させます。これには以下が含まれます：総コストに基づく決定の認識、手数料や物流を含む取引ではなくパートナーシップに焦点を当てるベンダーの能力の特定戦略的調達を通じて、すべての当事者は長期的で、継続的かつ協力的な関係を構築することに取り組み、これによって最終的にコスト削減が実現します。これにより、継続的なフィードバックとデータを共有し、イノベーションに協力するプラットフォームが可能になります。戦略的調達は、新しいベンダーとの関わりの潜在的な利点を理解するために、すべてのステップで投資収益率（ROI）を考慮します。関係通貨ベンダーが一度確立されると、最良の時でさえベンダー関係を維持することは挑戦となりますが、最悪の時にはその不足が際立ちます。各ベンダーを現実的に評価することが重要です。彼らは何を提供していますか？あなたのビジネスにおいてどのような役割を果たしていますか？例えば、彼らは唯一の供給者ですか？歴史的に確立された条件にどのように準拠していますか？彼らの柔軟性はどこにありますか？双方の期待と目標は何ですか？どちらの側もどのように改善できますか？このレベルの理解がなければ、効果的なコミュニケーションは存在せず、関係は誤解を招くことになります。継続的なコミュニケーションと積極的なアプローチが、問題に対処し、フィードバックを提供して継続的な改善につながることを可能にします。もしベンダーが複数の部門やユーザーと交流している場合は、彼らの経験を把握しておくことが重要です。そして、もし彼らが様々な部門と交流していない場合、彼らの専門知識を十分に活用していますか？理想的には、供給チェーン内のベンダーはあなたの組織の信頼できる一部であるべきです。販売努力をサポートするディストリビューターとのパートナーシップに焦点を当てることが増えています。各問題に対して最適な解決策を提供するディストリビューターを使用することが最良のアプローチです。すべての場合において、ペニーを節約するためにドルを踏み越えてはいけません。価格は常に必要ですが、将来は所有コストの全体的な理解に基づいてますます形成されています。

ウェアラブルデバイス: 機能的でお洒落なテクノロジー

ウェアラブルデバイス: 機能的でお洒落なテクノロジー 1 min Blog 電気技術者

電気技術者

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電気技術者両親が若い頃の古い写真を見て、「どうしてこんな見苦しい服を着ていたんだろう?」と思うことがありますか? 私が特に気になるのは大きな眼鏡です。ファッションは重要です。流行は変化にするせよ、そのことは昔から変わっていません。モノのインターネット（IoT）やウェアラブル電子機器において、美観は多くの場合に軽視されています。設計者は機能と外観を同時に開発するのではなく、機能を先に決めて、外観とフォームファクターは後回しにする傾向があります。製品を売るためには、ファッションも重要であることを理解する必要があります。外観と機能を適切に両立させた、3つのデバイスを紹介しましょう。上品なギーク映画やテレビ番組を見れば、ギークは以前としてあまり外見が良くないことに気づくでしょう。Fonzieは、年をとってもBig Bang TheoryのSheldonよりもお洒落です。電子機器を購入する人々はオタクのように見られることを望まず、多くのウェアラブルはこの点で失敗しています。 IoTは我々が予測したほど急速に成長していないことが、最近のニュースで明らかになっています。これにはいくつかの理由があり、低消費電力ワイドエリアネットワーク（LPWAN）などのスマートビルディングテクノロジーが遅れていることもその1つです。ウェアラブルはIoT市場のごく一部に過ぎず、その主な理由は不便であることと、お洒落でないことです。利便性については既に解説しましたし、中高齢者から見たファッションの側面についても説明しました。高齢者は、自分の命を救ってくれるなら、格好の悪いデバイスでも身に付けるかもしれません。しかし他の人々は、時計が命を救ってくれることを期待していません。期待するには、時間が分かること、アラームで通知してくれること、歩数をカウントしてくれること、そして外見がいいことです。見た目が悪ければ、お金を費やす価値はありません。それよりは、時間を見るためにはお洒落な時計を購入し、それ以外は携帯電話を使用する方がいいでしょう。ガジェットは適切に動作するだけでなく、格好良く見えることが必要です。