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Altium Designerによる円形や曲線状のPCB設計 1 min Blog 現代の生活は、電子機器なくして成立しません。まるで、家にあるもの全てをPCBに配線する最初の人間になる競争をしているかのようです。デバイスの形状やサイズがきわめて多岐にわたってきており、円形のPCBがいっそう普及しています。円形のPCBで次のデバイスを設計したいとお考えなら、四角形のPCBを前提とした作業に制約されないCAD/レイアウト ツールを備えた設計ソフトウェアが必要です。 Altium Designerで作業すれば、PCBのフットプリント/レイアウトを全面的に制御できるようなり、あらゆる形状、サイズのPCBを構築できます。 Altium Designer 曲線状や円形のPCBに対応する、優れたレイアウト ツールを備えたPCB設計ソフトウェア パッケージ PCBがかつてないフォームファクターに対応し、いっそう高度な機能を必要としているため、設計方法もこのような変化に着いていかなければなりません。次の電子機器が円形のフォームファクターなら、円形のPCBを使用することで基板スペースが広がり、四角形の基板をいくつも使用するよりも望ましいといえます。特定のアプリケーションに応じて、多くの他のデザインルールや方法を実行する必要もあるでしょう。優れたCAD/レイアウト ツールを備えたPCB設計ソフトウェア パッケージを使用することで、次の円形のPCB設計がスムーズに行えます。 円形や曲線状の設計方法 PCBの形状が決まったら、CADツールで基板の形状を描画する必要があります。これが基板の基礎を形成するもので、設計者は次にコンポーネントの配置に進むことができます。高性能デバイスの場合は、高速/高周波機能を備える多層PCBを設計することになります。各レイヤーにGND/電源プレーンを定義する必要もあります。電源/GNDレイヤーの形状の定義には、設計ソフトウェアに組み込まれたポリゴンエディターが必要です。 特定のアプリケーションに対応する円形のPCB設計 特定のアプリケーションでは曲線状や円形のデバイスが求められ、それによってPCBの設計もデバイス パッケージのフォームファクターに合わせる必要があります。四角形の基板を曲線状のパッケージ内部に使用すると、利用できる基板スペースが縮小します。そのため、曲線状の設計にすることでパッケージの輪郭に合ったPCBを実現できます。これによって、いっそう設計の柔軟性が得られ、将来、新しい機能を組み込むために設計を拡大することもできるようになります。 特定の基板形状は、各アプリケーションに応じて優れたCADツールを必要とします。優れた設計ソフトウェアは、曲線状や円形のPCBの作成を実現します。 特定のアプリケーションに応じた基板形状のカスタマイズの詳細については、こちらをご覧ください。 曲線状や円形のPCBで電源/GNDプレーンを定義するには、ポリゴンエディターを備えた設計ソフトウェアが必要です。これによって、GND/電源プレーンのカスタマイズが可能になり、円形のPCBに適応することができます。 記事を読む
アプリケーションのためのAIのカスタマイズ アプリケーションに合わせたAIのカスタマイズ 1 min Blog AI技術は、デバイスが世界とどのように相互作用するかを急速に変えています。従来、プログラマーはシステムが現実世界のさまざまな予測不可能な状況にどのように反応するかを事前に決定する必要がありました。AIを使用すると、そのモデルは望ましい反応を捉えるように訓練され、予期しなかった状況に対しても信頼性の高い望ましい反応を提供できるようになります。 AIに新しい開発者が直面する課題の一つは、アプリケーションに合わせたAI実装をカスタマイズすることです。特定のアプリケーションが自身のボード実装を正当化するのに十分なボリュームを持っていない限り、市販のAIボードは一般的な効果に焦点を当てがちです。それらはすべてのアプリケーションに必要ではないリソースやインターフェースを持っているため、不必要にコストを増加させます。 例えば、 Jetson Nano Developer Kit のような開発者キットは、基本的なAI実装を作成する方法に慣れるのに最適な方法です。Jetson Nanoにはさまざまなインターフェースが付属しており、非常に短時間でテストシステムを立ち上げて動かすことが簡単です。このキットは、センサー処理からビデオ分析、音声処理に至るまで、幅広い多様なアプリケーションの優れた出発点として機能します。 しかし、一般的なAIシステムの構築方法を理解すると、最終的な製造ハードウェアに可能な限り近いプロトタイプを使用してアプリケーションの開発を開始したくなるでしょう。これは、AIをエッジに移行する際に特に重要です。 クラウド内のGPUのコスト、可用性、およびスケーラビリティは非常に柔軟です。必要な応答性を得られない場合や、モデルが当初考えていたよりも多くのデータを効果的に処理する必要があることがわかった場合、簡単にクラウドリソースを追加できます。 しかし、エッジではそうはいきません。エッジでは、コスト、パフォーマンス、および精度のバランスを取りたい場合に最適なリソースの組み合わせを決定する必要があります。理想的には、大幅なハードウェア変更を強いることなく簡単にダウンスケールできるシステムが必要です。 また、センサー、カメラ、インターフェース、メモリ、MCUなど、アプリケーションの残りの部分を構成するコンポーネントも設計の容易さに影響します。これは、ある時点でAIシステムをアプリケーションの残りの部分と統合する必要があるためです。 ビデオイメージのサイズを増やす必要があることがわかった場合に必要となるカスケード変更を考えてみてください。AIモデルは異なるサイズのイメージを扱う必要があり、システム全体のパフォーマンスとメモリ要件が完全に変わります。さらに、新しいカメラを既存のファームウェアとシームレスに統合する必要があり、できればファームウェアの書き換えを避けたいところです。この新しいリソースの組み合わせをバランス良く最適化するには時間もかかります。さらに、2台目のカメラを追加し、実効フレームレートを上げる必要があると想像してみてください。 この統合段階は、手動で行う必要がある場合、非常に時間がかかり、イライラすることがあります。たとえば、同じベンダーのカメラドライバーであっても互換性がないことがよくあります。新しいドライバーが前のものと全く同じように動作することを確認するために、広範なテストを行う必要があります。 Geppetto のようなカスタムプラットフォームアプローチをデザインに採用することで、開発時間を大幅に短縮できます。Geppettoを使用すると、実証済みの機能ブロックをドラッグアンドドロップでカスタムボードに追加できます。AIアプリケーションの場合、Jetson Nanoから始めて、必要ない機能を削除できます。その後、センサー、インターフェース、プロセッサー、その他の回路を広範なモジュールライブラリから追加し、アプリケーションに最適化されたカスタムモジュールを構築できます。 このアプローチの主な利点は、初期の開発とテストのために少数のボードをコスト効率よく製造できることです。もし、より多くの処理能力が必要になった場合、またはそれ以下である場合でも、完全に新しいシステムを設計することなく、簡単にデザインを調整できます。 さらに、カスタムボードはOSとドライバーが事前に統合されています。すべてのコンポーネントを連携させる必要はありません。なぜなら、私たちがすでにそれを行っているからです。 記事を読む
PCB外層処理の概要 PCB外層処理の概要 1 min Thought Leadership エキスパートのケラ・ナックがPCB外層の製造について詳しく説明しています。異なるビアがどのように形成されるか、多層構造プロセスにおけるステップについて読んで学びましょう。 記事を読む
デザインバリアントの操作 デザインバリアントの操作 1 min Blog はじめに 多様性は人生のスパイスだとよく言われます。それはPCB設計においても同じことが言えます。驚くかもしれませんが、多くの企業が「利益」というものを追求してビジネスを行っています（皮肉な声で言っています）。利益が扉を開け、人々を雇用している理由であることは全く理解できます。彼らが利益を向上させる重要な方法の一つは、顧客に提供できる製品ラインの多様性を持つことです。しかし、複数の製品を開発を通じて導入することは、どの会社にとっても非常にコストがかかります。したがって、これらの製品ラインを設計バリアントとして開発するとき、莫大な節約を実現できます。一つのPCB設計において、組み立てのバリエーションを開発します。この方法により、企業は「より多くの利益を少ない投資で」得ることができます。製品開発にかかる費用を抑えつつ、利益を増やすことができます。しかし、設計バリアントを扱う際には、特に注意を払うべきいくつかの領域があり、このブログで（一部）取り上げることになります。 設計バリアントとは何か？ デザインバリアントの概念は、単一のPCBデザインを取り、組み立て側で、特定のコンポーネントを変更することを意味します。具体的には、インストールしない、または代替コンポーネントを選択して特定の組み立てに取り付け、最終的に異なるエンド製品を作成します。素晴らしい例を挙げましょう：異なるメモリサイズのDRAMを使用するPCBデザインがあります。その方法では、複数の製品ラインをサポートできます。 考えるべきポイント PCBバリアントというものは存在しません。PCBは変更できません。代替バリアントコンポーネントを扱う際には、特定のコンポーネントが「ドロップイン」交換品である必要はないことを知っておくことが重要です。しかし、それは大きな警告を伴い、物理的にも電気的にも、すべてのコンポーネントシナリオに備えるための計画が少し必要です。物理的には、先ほどのDRAMの例で、市場は4Mb（256KX16）から64Gb（2G X 32）まで、合計112種類の異なるメモリサイズを、合計186種類の異なる物理的フットプリントを使用して提供しています。したがって、製品で市場のすべてのDRAMをカバーすることはおそらく不可能であることがわかります。 ここで、重要な決定を迫られています。具体的に、製品のどのようなデザインバリエーションを提供するかです。市場性が高いと評価されたものの中から、おそらくいくつかの人気のあるものを選ぶでしょう。全てのバリエーションが単一のフットプリントを使用することが望ましいですが、そうでない場合もあります。そのため、それらのバリエーションに対応する必要があります。その対応方法の一つが、複数のフットプリントモデルを使用することです。私の個人的なベストは、同じ位置で最大4つの異なる物理的コンポーネントを収容できる複数フットプリントでした。特に高速設計において複数のフットプリントを使用する大きな欠点は、余分な未使用銅の影響と 信号の整合性 を維持することです。もう一つの問題は、代替コンポーネントを電気的に扱うことです。それはドロップイン交換可能なものではないかもしれません。この問題の完璧な解決策は、DIPスイッチやディスクリート（ゼロオーム抵抗）などの選択コンポーネントを使用して、代替バリアントコンポーネントを構成する方法です。 パラメータ情報の取り扱い アセンブリバリアントを扱ったことがある人なら、それがAltiumのパラメトリック技術にどのように結びついているかを理解しています。PCBは、Fabドキュメントに渡される独自のパラメータ情報を持ち、バリアントはアセンブリドキュメントに必要なユニークな情報を持つ独自のレベルを持っています。数年前、私は合計12種類の異なるPCBAバリアントを持つPCBデザインを行いました。主な問題は、それぞれがユニークな部品番号、プリント回路基板アセンブリ（PCBA）名、そして単一のPCBからの異なるリビジョンレベルを持っていたことでした。各バリアントをどのように文書化するかは非常に重要です。特に、先に述べたような設定コンポーネントを使用する場合はなおさらです。結果として、各PCBAには異なる文書パッケージがあります。 バリアントを作成する際には、そのバリアントのさまざまなパラメータを設定する能力もあります。少なくともバリアント名、バリアント番号、リビジョンを推奨します。 テンプレートでこれらのバリアントパラメータ名を使用すると、ドキュメントテンプレートで特定のバリアントパラメータを使用します。このバリアントとパラメータの領域をさらに研究し、テンプレートでそれらをどのように使用できるかを学ぶことを強くお勧めします。Altiumの力とプロセスおよびドキュメントの標準化を始めて見ることができます。 結論 ここで提供できたものは、PCBデザインバリアントの完全な最終的な言葉や証言ではありませんでした。しかし、Altiumで「ディシプリン」のいくつかを実践し始めるとき、たとえばデザインやBOMバリアント、パラメータをテンプレートの理解と少し混ぜ合わせると、Altiumを別のレベルで使用し始めることに気付いていただけたことを願っています。それがまさに戦いの半分です—私たちが持っているツールを理解し、それらをより良く使用する方法を理解することです。 多くのデザイナーがAltiumソフトウェアの潜在能力の10〜20％しか使用していないことを見てきました。それは、高性能スポーツカーのハンドルの後ろに座って、一度もファーストギアから車を出さないようなものです。私たちにとっては、ギアを変える時です。 デザインバリアントの作成 すべてのバリアントは、設計のスキーマティックで設定および管理されます。存在する各コンポーネントには、3つのオプションがあります。コンポーネントが取り付けられている、取り付けられていない、または代替コンポーネントに置き換えられるのいずれかです。すべてのバリアントコンポーネントが取り付けられている場合、これをベースバリアントと呼びます。 記事を読む
Arduino Portenta H7 は開発ボードを製品グレードに引き上げます Arduino Portenta H7 が開発ボードを製品グレードに引き上げる 1 min Thought Leadership 「Arduino」という名前を聞くと、私は通常、生産グレードのハードウェアを思い浮かべません。Arduinoの人たちを軽視しているわけではありませんが、彼らは教育や概念実証の開発ニッチ市場に見事に浸透しており、他のハードウェアプラットフォームが追いつけないほどです。Arduinoボードは、低ボリュームの機能プロトタイピングや組み込みソフトウェア開発には優れた選択です。しかし、要求の厳しい環境での生産グレードのアプリケーションについてはどうでしょうか？ 新しいArduino Portenta H7プラットフォームは、産業環境での組み込みアプリケーションを対象としています。MKRやNanoプラットフォームと比較して、このボードは開発やプロトタイピングの製品としてではなく、生産グレードのアプリケーションにより深く浸透するかもしれません。この新製品の能力と異なる組み込みアプリケーションへの適用可能性を見てみましょう。 Arduino Portenta H7の能力 Arduino Portenta H7は、STM32H747デュアルコアプロセッサ（Cortex-M7コアは480 MHz、Cortex-M4コアは200 MHz）を中心に構築されています。IoTシステムのセキュリティとプライバシーは現代の懸念事項であり、このボードには暗号化機能のためのECC608（Microchip）またはSE050C2（NXP）ICが含まれています。Portentaボードの全体的なハードウェア能力には： Arduino MKRヘッダーにはUART1、6xアナログ入力ピン、GPIO、PWM、SPI、I2C、リセット、5V、3.3V、GNDが含まれます 2 MBのオンボードSDRAM、16 MBのNORフラッシュオンボードストレージ（最大128 MBまでアップグレード可能） 10/100 Ethernet 記事を読む
GaN MMICパワーアンプ市場の展望とアプリケーション GaN MMICパワーアンプ市場の展望とアプリケーション 1 min Engineering News 次に購入するスマートフォンには、無線通信用のGaN MMICパワーアンプが搭載される可能性が高いです。かつて学術界に限定されていたものが、現在では急速に商業化されています。これらの開発はスマートフォンに限られているわけではありませんが、成長しているRFコンポーネント市場の大きな部分を占めると予想されています。自動車、航空宇宙、さらにはロボティクスにおける高周波レーダーが、GaN MMICのさらなる採用を大きく推進すると期待されています。高熱伝導率と耐圧電圧を必要とする関連分野として、GaN-SiCおよび4H-SiCアンプは、再生可能エネルギー部門での豊富な使用が期待されています。 市場データが証拠です。 Global mobile Suppliers Association (GSA)の最新の市場データによると、全ての5Gデバイスの67%以上がsub-6 GHzスペクトラムバンドをサポートしており、34%以上がmmWave無線通信をサポートしています。発表されたデバイスの27%以上がmmWaveとsub-6 GHz無線通信の両方をサポートしています。より多くのデバイスがmmWave範囲に進出し、これらの製品の冷却方法がより革新的になるにつれて、 最近の推定では、2023年までに全世界のアンプ市場の価値が16億ドルから30億ドルになるとされています。GaNは、この総市場シェアの43%を占めると予測されています。 これらのコンポーネントを取り巻く興奮が高まる中、RF、モバイル、レーダー、または電力変換の設計者であることは良い時期です。イノベーションを求めているなら、次に成長が見込まれる場所と、これらのアプリケーションにおいてGaN MMICがなぜ重要であるかを読み進めてください。 GaN MMICパワーアンプに対する興奮の理由は？ GaNは、GaAsやバルクシリコンと並んで、高電子移動度トランジスタ（HEMT）に理想的な半導体です。RFアプリケーション用のGaNとSiやGaAsとの重要な違いは、それらの材料特性を比較すると明らかになります。以下の表に簡単な比較を示します。 特性 Si GaAs 記事を読む
EMCテストに合格するための最適なEMIフィルターの種類は何ですか？ EMCテストに合格するための最適なEMIフィルターの種類は何ですか？ 1 min Blog 電気技術者 電気技術者 電気技術者 EMCテストに合格する必要があり、新製品が謎のEMI源によって機能不全に陥っている場合、製品の完全な再設計を検討し始めるかもしれません。スタックアップ、レイアウト/ルーティング、およびコンポーネントの配置は、始めるのに良い場所ですが、特定のEMI源を抑制するためにできることがさらにあるかもしれません。 設計に配置できるEMIフィルターには多くの異なるタイプがあり、適切なフィルターはさまざまな周波数範囲でEMIを抑制するのに役立ちます。これらの回路は受動型または能動型であり、異なる帯域で異なるレベルの抑制を提供します。設計に最適なEMIフィルターの選択は、基板上のスペースから必要な減衰まで、さまざまな要因に依存します。さらに、一部のフィルターは比較的広帯域です（例：オペアンプ）が、他の回路は狭い周波数範囲のみを対象とすることができます。 EMIフィルターのタイプ EMIフィルタは、受動型と能動型のフィルタに分類され、それぞれ受動部品または能動部品で構成されます。さらに詳しく言うと、これらの異なるタイプのフィルタは、共通モードノイズまたは差動モードノイズの特定のタイプを対象としています。明らかに、これらの回路は、両方のタイプのEMIをフィルタリングするためにカスケード接続することができます。EMIの問題を修正しようとしている場合、特にEMCテストに失敗した後は、フィルタリングを超えた複数の解決策を実装する必要があるかもしれません。 それぞれのカテゴリに分類される一般的なEMIフィルタのタイプを見てみましょう： 受動EMIフィルタ 差動モード受動EMIフィルタ おそらく最も一般的な受動EMIフィルタは、 フェライトチョークです。これは基本的にいくつかの寄生容量を持つインダクタで、数十MHzまでの低通フィルタリングを提供します。これらのコンポーネントは、共通モードまたは差動モードの導電EMIのフィルタリングを提供することができます。これをラップトップで読んでいる場合、電源コードが入力電力線上の高周波ノイズを除去するためにこれらのチョークの一つを使用している可能性があります。PCBを見ると、フィルタリングを提供するために使用できる他の回路がいくつかあります。 下の画像は、差動モードの受動EMIフィルタとして使用されるLC回路のコレクションを示しています。これらのフィルタ回路は、物理的には復帰経路のための単一の参照しか持たないため、差動モード回路です。ここでの例は、ベンチPSUやバッテリーのように2線式DC電圧で駆動されるデバイスです。ただし、近くに浮遊または接地されたシャーシが存在するかもしれませんが、下の回路では、直接電流を導くことはなく、システムの残りの部分から完全に隔離されています。 これらのフィルタの中で最も単純なものは、Cフィルタ（シャントコンデンサとして接続される）とLフィルタ（直列インダクタとして接続される）です。これらは、広い周波数範囲でノイズを除去するために、重要な回路や重要なコンポーネントの入力に配置することができます。より複雑な構成は下の画像に示されています。PiフィルタとTフィルタに関しては、それぞれ低および高のソース/負荷インピーダンスで最も効果的です。 希望の信号を特定のコンポーネントに通過させつつ、他の全ての周波数を抑制したい場合は、バンドパスフィルタを構築する必要があります。同様に、アンテナからの漂遊放射のような、単一周波数での強い信号を抑制したい場合は、バンドストップフィルタが必要になります。回路内のL/C要素の数がフィルタの数を決定することに注意してください。より高次（つまり、カスケード）のフィルタを構築すると、通過帯域の外側でより急なロールオフが得られます。 共通モード受動EMIフィルタ 上記のEMIフィルタは、追加の参照導体を導入することで共通モードフィルタとして構築できます。よく知られているように、共通モード電流は、シャーシ内の金属や何らかの外部導体（つまり、グラウンドループを介して）への寄生容量によって誘導されます。共通モード電流は、その電源線を介してシステムに入ることもあります。例えば、スイッチングDC電源の出力やACメインからです。 共通モードノイズに対処するために、差動線上で使用できる3つの潜在的なオプションがあります： 直列に高インピーダンス要素を使用すること、すなわちコモンモードチョークを使用する システムの基準（通常はシャーシまたは地球に戻る）に対して低インピーダンスのシャント要素を使用する 容量性結合を排除するためにレイアウトを変更する 下の画像は、ポイント1と2を満たした配置を示しています。下のEMIフィルタ回路は、ACメイン入力または2線式DC入力（+VおよびDCコモン）に適用され、シャーシに接続する接地線が含まれています。この回路には、コモンモードチョークと、コンデンサのペアを介したローパスフィルタの2つの別々の要素が含まれています。 アクティブEMIフィルタ 記事を読む