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伝搬遅延を減らす：ロジックゲートと回路基板をタイムリーに保つ ロジックゲートの伝搬遅延を最小限に抑える：パルス列を同期させる 1 min Thought Leadership アナログ時計を使用している場合、夏時間は個人的な生活や職業生活に大きな混乱をもたらすことがあります。起きたときにスケジュールが1時間狂っていることに気づかないこともあります。誰もが夏時間の犠牲になったことを認めたくないものですが、これが起こると、スケジュールを再同期させなければなりません。 時計と電子部品を同期させることは、高速PCB設計において重要です。バストレースルーティング、高性能DDRメモリ、一般的な高速回路などのアプリケーションでは、信号とクロックパルスの正確なタイミングが必要です。xorゲートやNANDゲートなどのロジックゲートの伝搬遅延は、データを破損させ、重要なコンポーネントをシステムクロックと同期させることができなくなります。さらに、セットアップ時間とホールド時間は、クロックと信号のトレースを正確にルーティングすることを要求します。ゲート遅延などで供給電圧が停止すると、任意の集積回路が問題を経験する可能性があります。しかし、デジタル電子機器における伝搬遅延とは何でしょうか？ セットアップ時間とホールド時間 ロジックゲートにおける伝搬遅延は、通常、ロジックゲートの立ち上がり時間または立ち下がり時間を指します。これは、入力状態の変化に基づいてロジックゲートが出力状態を変更するまでの時間です。これは、ロジックゲートに固有のキャパシタンスによって発生します。過去には、クロックやデータ伝送速度が遅かったため、伝搬遅延はデジタル回路において主要な問題を引き起こすことは通常ありませんでした。なぜなら、立ち上がり時間や立ち下がり時間が比較的速かったからです。 しかし、現在の状況はそれほど便利ではありません。 高速回路では、クロック周波数がデジタル電子機器の伝搬遅延と同等になることがあります。その結果、システム内を移動するデータがクロックと同期していない可能性があります。例えば、ロジックゲートの伝搬遅延によって、デバイスに深刻な影響を及ぼすことがあります。この不一致のために、コンポーネントが設計通りに動作しないことがあります。ロジックゲートの伝搬遅延、または回路内の他の任意のタイプの伝搬遅延は、データ集約型アプリケーションでデータ破損を引き起こすこともあります。 例として、次のクロックパルスでトグルするように設定された立ち上がりエッジフリップフロップを考えてみましょう。クロックパルスの立ち上がりエッジが到着すると、出力状態はトグルし始めます。しかし、出力状態は即座に切り替わりません。代わりに、出力状態が0から1へ、またはその逆へ上昇するのには時間がかかります。これは、フリップフロップの下流にある出力パルスとクロックパルスが同期していない可能性があることを意味します。 伝搬遅延はオシロスコープで測定できます 伝搬遅延の補償 明らかに、デジタルシステムでクロック信号を速めることはできませんし、PCBの異なる部分でクロックパルスを選択的に速めることもできません。しかし、トレースの長さを調整することで、デバイス内の異なる信号の到着を遅らせることができます。小さな延長を加えることで、パルスをわずかに遅らせ、信号を再び同期させることができます。クロックトレースをわずかに遅らせることで、ICが適切な状態に落ち着く時間を与え、それでも同期を保つことができます。 適切な補償には、PCB内の異なるコンポーネント間の クロックスキューを計算することも必要です。ほとんどの場合、PCBはグローバルクロックによって動作し、それが直接異なるコンポーネントに供給されます。トレースが異なるコンポーネントに分岐する方法によって、クロックスキューが蓄積され、クロックと信号パルスを同期させるためにより大きなセットアップ時間とホールド時間が必要になることがあります。 信号が次のクロックパルス前に完全レベルに達するのに十分な時間を与える方法の一つは、PCBの特定のポイントでクロックトレースを迂回させることです。蛇行迂回はクロックパルスにちょうど良い遅延を与えることができます。差動トレースは一緒に迂回させ、密接な結合を維持する必要があります。 デバイスに必要なトレースを提供する では、どのトレースを迂回させるべきか、どうやって選ぶのでしょうか？補償は各ネットのトレースに適用されるべきです。まず、ネット内で最も長い信号トレースの長さを探し、残りのトレースがすべてのトレースを通じて信号が同期されるように迂回させます。最後に、このネットのコンポーネントに接続するクロックトレースの長さを調整します。ICが完全電圧に達するのに十分な時間だけクロックパルスを遅延させます。 ライン遅延と立ち上がり/立ち下がり時間 デジタル電子回路において、線路遅延と伝搬遅延は時々、同じ意味で使われることがあります。線路遅延は伝搬遅延と重要な関係があり、特定の条件下では信号伝送の問題を引き起こすことがあります。具体的には、出力信号の立ち上がり時間または立ち下がり時間を出力トレース上の線路遅延と比較する必要があります。トレースの長さが長い場合、出力信号は移動するパルスとして動き、インピーダンスの不一致で反射されることがあります。 特定の条件下では、信号トレースを伝送線として扱う必要があります。業界の経験則の一つに、PCBトレースの片道線路遅延が信号の立ち上がり/立ち下がり時間（どちらのエッジが速いか）の半分以上に等しいかそれ以上の場合、ロジックICからの出力信号トレースを終端することがあります。 これは、回路の信号トレースが十分に短い限り、インピーダンスの不一致があっても問題ないことを意味します。トレースが短い場合、信号はその完全な電圧レベルまで上昇し、出力電圧はトレース全体に適用されます。移動するパルスではなく、信号は二点間の一時的な定電圧として存在し、信号の反射はありません。 優れたPCBレイアウトソフトウェアである 記事を読む
OnTrack Newsletter May 2018 OnTrack Newsletter May 2018 1 min OnTrack OnTrack Newsletter 2018年5月 第2巻第2号 Altium On Trackニュースレターの5月号をお届けします! 2018年10月3～5日、太陽が降り注ぐカリフォルニア州サンディエゴでAltiumLive 2018: 年次PCB設計サミットが開催されます。この度、 事前登録を開始いたしましたのでご案内申し上げます。6月より申込ページのご利用が可能となりますが、事前にご登録いただけますと早期割引10％をご利用いただけます。（ヨーロッパのカンファレンスの詳細については、今しばらくお待ちください）イベントでは、基調講演および多数のトレーニングを提供します。2017年のサミットの ビデオをご覧ください。アルティウムの最新情報をぜひ現地でお楽しみください。 今月号のOnTrackニュースレターでは、Screaming Circuitsの実装のプロであるDuane Benson氏から、PCBに適切に実装するために設計プロセスで注意すべき点を 学びます。 次世代のイノベーターでは、ローズハルマン工科大学のFormula SAEチームについてご紹介します。 OnTrackビデオシリーズでは、再びBen Jordanがマルチボードについて説明します。 記事を読む
ビア・イン・パッド技術で部品とトレースの高密度化を実現しましょう ビア・イン・パッドめっきオーバーテクノロジーで、部品とトレースの高密度を向上させましょう 1 min Thought Leadership PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 私のアパートにあるサブウーファー付きの素晴らしい4スピーカーステレオシステムは、隣人たちに愛されることが多いです。このシステムで音楽を聴くのは楽しいのですが、スピーカーの後ろに隠れているオーディオコードの乱雑さだけが嫌いです。最後にシステムの後ろを掃除しようとした時、オーディオコードをほとんど引き裂きそうになりました。オーディオコードの高密度をHDプリント基板上でのトレースのルーティングほど簡単にできたらいいのに。 ブラインドビアとバリードビアは、多層基板において重要です。これらは、設計者が層間で電気接続をルーティングすることを可能にします。これは、細かいピッチのSMTコンポーネントや、必要な接続を作るために高密度のトレースが必要なBGAパッドと特に重要です。ビアインパッド技術は、パッドとビアの間に短いトレースをルーティングする必要がないため、基板スペースを節約する効率的な方法です。 ビアインパッドデザインを使用するタイミング デザイナーの中には、 ビア・イン・パッド設計を避けるべきだと言う人もいます。しかし実際には、パッド内ビアは、他のビア構造と同様に、特定の状況で有用なツールです。ビアの周囲の金属パッドは熱を放散し、回路基板の熱パッド管理に役立ちます。また、パッドは受動部品のSMTやICとの接続を可能にし、近くのビア穴はより深い層への配線を可能にし、部品密度を高く保つのに役立ちます。 接続密度を高め、下層での配線を可能にするだけでなく、Altiumのビア・イン・パッド設計は接続時のインダクタンスも減少させます。ビア・イン・パッド設計は通常、細ピッチBGAに使用され、通常の ドッグボーン型ファンアウトよりもいくつかの利点を提供します。ビア・イン・パッド設計によるスペースの節約は、デザイナーが層数を減らすのにも役立ちます。 VIPPO Via-in-pad plated over (VIPPO) デザインは、小さな断面のインパッドビアにはんだマスクとはんだ付けを可能にする技術の一つです。VIPPOデザインでは、ビアを硬化エポキシ材料で塞ぐことができます。まず、標準的なめっきプロセスを使用してビアの内側をコーティングします。銅めっきとエポキシ充填の後、充填された穴は銅パッドでキャップされます。その後、電子部品を直接VIPPOパッドにはんだ付けすることができます。 Via-in-padとVIPPOは時々同じ意味で使われます。直接はんだ付けに使用されるVia-in-padデザインは、VIPPOと同様にビアホールを通じたウィッキングを防ぐためにエポキシで充填されるべきです。ビアを塞ぐために使用されるエポキシは、導電性のものと非導電性のもののどちらかです。 細ピッチBGA 導電性エポキシは、その高い熱伝導率により、 熱管理の面で利点があります。VIPPOは接続点で銅パッドを使用しているため、その高い熱伝導率により、回路基板の熱管理も向上します。導電性エポキシとVIPPOを組み合わせることで、接続点からの熱放散がさらに向上します。最適な熱管理戦略では、ビアの内部が完全に銅でめっきされている必要があります。 製造上の問題点 Via-in-padやVIPPOデザインは、PCB製造工程を増やすため、製造コストが高くなります。実際のコストはビアのサイズとボード上のビアの総数に依存します。しかし、via-in-padデザインは、創造的なデザイナーがルーティングをより効率的に行い、必要なレイヤー数を減らすことを可能にするかもしれません。これは製造コストの増加を相殺する可能性があります。 はんだマスクは、はんだがビア穴に吸い込まれるのを防ぐために（「テンティング」として知られている）、開いたvia-in-pad穴を塞ぐために使用されてきました。細かいピッチのコンポーネントは、小さいパッドサイズのため、VIPPOデザインで使用すべきです。VIPPOのメッキは、組み立て中にビア穴を通ってはんだが流れ出し、下層で混乱を引き起こすのを防ぎます。 記事を読む
PCB基板に厚いFR4か薄いFR4を使用すべきか？ PCB基板に厚いFR4か薄いFR4を使用すべきか？ 1 min Blog 子供と一緒にパイを作ったことがあるなら、皮の厚さが重要であることを知っているでしょう。薄すぎると、中身が散らかってしまいます。厚すぎると、まるでパンを噛んでいるようです。ちょうど良い厚さがパイを美味しくする秘訣です。 PCBの基板材料は非導体であり電流を運びませんが、FR4 PCB基板の厚さは基板の構造強度を決定するだけでなく、電力と信号の整合性にも影響します。設計者としてのあなたの仕事は、望ましい厚さを持つ基板を持つために、適切なセットの積層材を組み合わせることです。そして、PCBでどんな厚さでも達成できるわけではありません。基板の厚さについてどのような厚さを使用すべきか、どれだけ厚くまたは薄くできるか不確かな場合は、FR4の厚さに関するこれらのガイドラインを読んでください。 FR4厚さの設計上の考慮事項 PCBの標準厚さは1.57mmです。一部のメーカーは、0.78mmや2.36mmといった特定の厚さにも対応します。"厚い"または"薄い"FR4と言う場合、通常は1.57mmの標準厚さと比較しています。製造業者のプロセスが対応できる限り、 コアとプリプレグ積層材の厚さを組み合わせることで、好きな厚さのPCBを選ぶことができます。 積層材を選択し、レイヤースタックアップを設計する前に、ボード厚さに関連する以下の設計の側面について考えてください： フォームファクター PCBに厳格なフォームファクター要件はありますか、または非常に薄い筐体に収める必要がありますか？一部の設計では、重いコンポーネントを支えたり、機械的に厳しい環境に耐えたり、機械的サポートに収まるために（軍事および航空宇宙組み込みシステムの 高速バックプレーンが一例です）、厚いボードが必要です。これらの制約により、ボードの厚さが特定の値に限定されることがあります。 コンポーネントとエッジ接続 このデバイスには、特定のPCB厚さを必要とするコンポーネントがありますか？エッジコネクターや大型のスルーホールコンポーネント（高電流トランスフォーマーなど）のようなコンポーネントは、PCBスタックアップが正しい厚さであることを要求します。いくつかのコンポーネントのデータシートやアプリケーションノートでは、さまざまな理由から特定のコンポーネントに対して最小のPCB厚さを指定している場合があり、これらはPCBスタックアップを設計する際に考慮すべきです。 この点が重要な例のコンポーネントとして、SMAエッジコネクターがあります。下に示されているこのコネクターでは、コネクターボディの上部と下部のスポークが、約60-70ミル厚のPCBに対応するように設計されています。この特定のタイプのコネクターを使用したい場合、この値を超えることはできません。その場合、穴取り付けスタイルのSMAを使用する必要があります。この値より下を行くことは可能ですが、その場合、このスタイルのエッジコネクターに関連する機械的強度の一部を失うことになり、これはその主な利点の一つです。 SMAは最もよく知られているエッジコネクタのスタイルの一つですが、表面実装デバイスとしてエッジに取り付ける他のスタイルや、プレスフィット取り付けを可能にするルーティングされた切り欠きを使用するスタイルもあります。おそらく世界で最も一般的なコネクタの一つであるUSBコネクタは、特定のPCBの厚さに依存する後者のタイプのコネクタの主要な例です。 下の画像は、取り付け用に示されたルーティングされた穴とともにUSBコネクタのPCBフットプリントを示しています。これらの穴は標準化されており、PCBのエッジに取り付けられたUSBコネクタの機械図面に示されます。これらの穴を通るタブは、PCBのエッジに沿ってコンポーネントを保持するのに役立ちます。 PCBで使用できる最終的なエッジマウント接続のタイプは、PCBのエッジに沿った金の指であります。これらのボードは、ボードエッジに沿った金の指と接触するスロットコネクタに取り付けられ、これらのコネクタは特定の範囲内で全体のボード厚さが必要です。ほとんどの設計者は、RAMモジュール、PCIeカード、ドーターカード、固体ドライブ、キースロットコネクタに沿った金の指に慣れているでしょう。 トレースインピーダンス トレースとその最も近い基準平面（隣接する層上）との距離は、トレースのインピーダンスだけでなく、多層ボードの誘電体損失のレベルを決定します。薄い層厚を選択する場合、トレースも細くする必要があります。特定のコネクターやICパッケージに対応する特定のトレース幅を設計したい場合は、望ましい幅をサポートするために必要な層厚を考慮するべきです。 必要な層厚がボードの厚さを変えない場合もありますが、これは利用可能なコアとプリプレグのラミネート厚さに依存します。設計で特定の厚さを設定し、その厚さが製造可能であると期待するよりも、製造業者にどのようなラミネートが利用可能かを確認し、それらのラミネート厚さを基に設計することが最善です。 この注意点は、積層材料メーカーから製品リストにアクセスできる場合に限ります。一部の積層材料製造業者は、厚さの値を含む利用可能なコアとプリプレグの長いリストを提供することがあります。製造業者とクリアする限り、これらのリストから選んで自分のスタックアップを提案することができます。ただし、製造業者が材料を在庫しており、このアプローチをサポートするために必要な加工能力を持っていることを確認してください。積層材料ベンダーから見つかるかもしれない例示リストは以下の通りです。このリストは 記事を読む
CircuitStudio 1.5 が現在利用可能です CircuitStudio 1.5 が現在利用可能です 1 min Blog 私たちは、PCB設計ソフトウェアCircuitStudio® 1.5のアップデートを発表できることを嬉しく思います。これは大きな機能が詰まったリリースではありませんが -そのリリースは途中です- それでも重要で、正直言って非常に必要でした。CircuitStudioは生きており、開発が続けられています。これは、より定期的なアップデートを意味し、実際に今年の終わりまでに別のアップデートを計画しています。 皆さんが何が新しく、何が来るのか知りたいと思っていることでしょうから、早速内容に入りましょう。 CircuitStudio 1.5 PCBレイアウトソフトウェアは、皆さんが楽しむ準備ができています。一般的なメンテナンスに加えて、このリリースには認識しておくべき3つの主要な機能があります： 選択フィルタ PCB設計ツールの選択を行う前に、何を選択したいかを定義します。この事前選択フィルターを使用すると、PCBレイアウト内で必要なものを正確に選択し、不要なものは選択しないようにできます。これは、混雑したボード上で特定のタイプのオブジェクトを選びたいときに素晴らしいフィルターです。たとえば、特定のグループのビアを選択して、一度にすべてのビアの穴サイズを変更することができます。 選択フィルターは、ホームタブからアクセスできます。特定のタイプのオブジェクトを選択するには、リストからオブジェクトタイプをクリックします。一度に1つまたは複数のタイプのオブジェクトを選択できます。すべてのオブジェクトタイプを選択するには、すべてのオブジェクトを選択します。 レイヤーセット レイヤーセットマネージャーダイアログを使用すると、デザイナーはレイヤーセットの作成、編集、削除を行うことができます。レイヤーセットを使用することで、デザイナーはこれらのセットに含まれる特定のレイヤーのみを表示できます。これは、特定のレイヤーのみで作業しているときに、ワークスペースの clutter を減らすのに役立ちます。 レイヤーセットマネージャーにアクセスするには、ワークスペースの下部にあるレイヤータブバーを右クリックします。次に、レイヤーセット > "ボードレイヤーセット..."をクリックします。レイヤーセットマネージャーが開いたら、右側から含めたいレイヤーをチェックして、新しいセットを作成するか、既存のものを編集できます。 3D PDF 記事を読む
PICマイクロコントローラのプログラミング基礎 PICマイクロコントローラのプログラミング基礎 1 min Thought Leadership 子育てから学んだことが一つあります：子供に何かを教えることは非常に難しいことがあります。彼らが非常に興味を持っていて、世界中のすべての時間とリソースを持っていても、子供が学ぶ準備ができていないか、いくつかの重要な構成要素が欠けている場合、彼らはそのスキルやレッスンを理解できないかもしれません。 幸いなことに、PICマイクロコントローラユニット（MCU）のプログラミングは、かなり簡単です。適切なプログラミングツール、回路、および機能的なファームウェアを使用すれば、プログラマーはPICマイクロコントローラを正確に望み通りの動作をさせることができます。もちろん、後々の不必要な手間やフラストレーションを避けるためには、いくつかの重要なステップに従うことが依然として重要です。 PICマイクロコントローラ Arduino、Raspberry Pi、BeagleBoneのようなシングルボード組み込みコントローラーの出現にもかかわらず、PICマイクロコントローラーは今でも電子エンジニアの間で関連性を保っています。Microchipによって製造されたPICマイクロコントローラーは、使いやすさ、多様な機能、コスト効率の良さで特徴づけられています。PICマイクロコントローラーのプログラミングは、シンプルな 8ビット MUCから強力な32ビットモデルまで幅広いです。 PICマイクロコントローラーの多様性は、エンジニアだけでなく趣味で使う人たちにも人気を博しています。広範囲の周辺機器、メモリ、処理能力はほぼどんなアプリケーションにも適しています。プログラマーはおそらく、自分の洗濯機や警報システムにPICマイクロコントローラーを見つけるでしょう。 マイクロコントローラをプログラムするためにプログラマーが必要とするツール PICマイクロコントローラのプログラミングは、10年前と比べて今はかなり簡単になりました。以前は、PICマイクロコントローラの低価格帯のものには、ファームウェアを注入するために専用のPICプログラマーハードウェアが必要でした。しかし、今日PICマイクロコントローラを始める場合、マイクロコントローラにファームウェアをダウンロードするプロセスは通常、簡単なものです。 これらは、今日PICマイクロをプログラムするためにプログラマーが必要とするツールです： 1. MPLAB X IDE MPLAB X IDEはMicrochipから提供される包括的な開発環境です。PICマイクロコントローラをプログラムする前に、ファームウェアを書き、コンパイルしてビルドするためにMPLAB Xが必要になります。過去に支払う必要があった高価なIDEとは異なり、MPLAB X 記事を読む
Altium Designerでコンポーネントを回転および反転 Altium Designerおよびその他の回路図機能を使用したコンポーネントの反転および回転方法 1 min Blog この記事では、Altium Designerでコンポーネントを反転またはミラーリングする方法と、異なる設計ドキュメントでコンポーネントを回転する方法について簡単に説明します。回路図の機能は、PCBレイアウトではわずかに異なるため、新規ユーザーがこれらの基本機能を学びたい場合はこの手順に従ってください。 これらの機能には、アプリケーションウィンドウの上部にあるメインメニューから、ホットキーを使用して、または画面の右側にあるプロパティパネルを使用して、複数の場所からアクセスできます。これらについて解説した後、設計の作業中にコンポーネントを配置および移動するために回路図のその他の基本機能のいくつかについても概説します。それでは早速始めましょう。Altium Designerの配置および移動機能の概要をさらに知りたい場合は、この記事の後半にあるビデオをご覧ください。 Altium Designerで部品を回転させる方法 回路図とPCBレイアウトの両方で部品を回転させることができます。回路図で回転しても、PCBレイアウトでコンポーネントが回転しないことに注意してください。逆も同様です。以下に概説するように、各ドキュメントにある回転のオプションも異なります。 回路図およびPCBレイアウトの部品を回転させる 回路図の部品の回転は90度刻みに制限されています。PCBレイアウトでは、部品は90度単位の回転、または任意の回転角度を設定できます。 スペースキーを使用 - 配置中に部品がマウスに合わせて移動している状態で部品を回転させるのが最も簡単な方法です。移動コマンドを実行し、次に部品を選択します。部品がカーソルの動きに合わせて移動するようになったら、「スペースバー」または「シフト > スペースバー」を使用して、部品を一方向または他方向に回転します (下図を参照)。 メニューオプション - [編集] > [移動] 記事を読む