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ADC グラウンド ADCを適切にグラウンドする方法 1 min Blog ADCを接地すると、ボードへのノイズ注入に影響を与え、混合信号システムを構築する際には慎重に対処する必要があります。 記事を読む
仮想配列計算 MIMOシステムで仮想配列を計算する方法 1 min Blog 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 記事を読む
基板の反り 歪んだPCBを修正できますか？ 1 min Blog この記事に深入りする前に、簡単な答えをお伝えしましょう。既に製造されたPCBの反りを修正することは、おそらくできません。適切な材料が選択され、基板が正しくリフローに入れられる限り、組み立て中に反りが生じないように防ぐことはできます。 この記事では、そのようなポイントのいくつかについて説明し、反りが生じた基板を回復させるためのポイントをいくつか検討します。未組み立ての回路基板の反りを修正することは高度な作業であり、基板をガラス転移温度以上に加熱して圧迫する必要があります。個人の設計者であり、メーカーから裸の回路基板や組み立てられた基板のバッチを受け取った場合、それらを修正することはできません。これらを廃棄する方が良いでしょう。この記事の後半でその理由を説明します。 PCBの反りを防ぐ方法 PCBの反り防止を見る前に、反りの原因についていくつか見てみましょう： パネル内の混在した向き： パネル内での向きを混在させて パネルあたりの基板数を最大化することは、誘惑的です。 CTEとTgの層間不一致：これらの値が一致しない場合、特定の層にストレスが蓄積され、変形を引き起こし、歪みが生じます。 非対称スタックアップ：CTE/Tgの不一致に加えて、層スタックの非対称性が大きい場合、非対称性は一部の層に平面ストレスを与え、歪みを引き起こします。 リフロー/ウェーブ：過度のリフロー、ウェーブ、および再作業サイクルを繰り返すことで、歪みが蓄積されることがあります。また、はんだ付け中に基板をクランプすると、歪みが生じることがあります。 これらは、設計者と製造者が対処する必要がある基板の歪みの主な原因のいくつかです。 パネルサイズのための設計 常にこれを行うことができるわけではありませんが、スループットと収率の目的でこれを考慮することは重要です。混在した向きを必要としないように基板を設計できれば、歪みのリスクを回避できます。パネル内の基板の混在した向きは、一部の基板がガラス繊維のストランドの長軸およびパネルの長辺に沿っていないことを意味します。 ほとんどの場合、これは問題になりません。しかし、以下のガイドラインのいずれかに従わない場合、混在する向きが原因でボードの一部が反りやすくなる可能性があります。その結果、同じパネル内の一部のボードが反ってしまい、他のボードは反らない可能性があります。以下のガイドラインのいくつかを無視してボードを設計する必要がある場合は、可能であれば、反りやすいボードをすべて同じ向きに配置できるようにしましょう。つまり、ボードの長い辺をパネルの長い辺に沿って配置します。 スタックアップでの材料のマッチング これは、設計者が製造業者と協力して、ボードが仕様通りに製造できるようにし、生産中にボードが反らないようにする必要がある場面です。自分自身でPCBスタックアップを設計し、異なる材料を混合している場合は、Tg値とCTE値が互いに互換性があることを確認してください。言い換えれば、温度がTgを超えたときのTg値とCTE値はすべて似ている必要があります。 これを行う理由は、PCBスタックアップ内のすべての材料のCTE値に一般的な不一致を防ぐためです。一般に、CTEの不一致はスタックアップ全体で不均一な膨張を引き起こし、これは既に運用中の信頼性の問題を生じさせることが知られています。 特に高アスペクト比のビアでの亀裂。同じタイプのCTEの不一致もスタックアップの設計で避けるべきです。 銅を対称に配置する これは、私が協力するメーカーと矛盾するように古い設計者が試みる場合の一例です。銅の配置は、ボードが反りを伴わずに製造される唯一の方法としてしばしば引用されます。完全に反りをなくすことはできませんが、ボードの反りが組み立て欠陥を引き起こさないほど低くすることはできます。銅の配置は、設計者が対向する層上の銅をバランスさせるために使用できるツールの一つです。 記事を読む
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 1 min Blog 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 記事を読む
PCBオートルーター 自動化されたPCBルーティング：Situsトポロジカルオートルータを使用 2 min Blog このページでは、Situs Topological Autorouterについて説明します。PCB Editorのこの部分は、トポロジカルマッピングを使用してPCBルーティングパスを定義し、これを高品質のルートに変換します。 記事を読む
アイダイアグラム アイダイアグラムとは？ 1 min Blog PCB設計者 シミュレーションエンジニア 電気技術者 PCB設計者 PCB設計者 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 電気技術者 電気技術者 アイダイアグラムは、高速チャンネル内の信号の動作と、反復励起に対するチャンネルの応答について知る必要があるすべての情報を提供します。 記事を読む
非機能パッドPCB 非機能パッドがPCB設計に与える影響 1 min Blog 非機能パッドに関する議論は、しばしば全てか無かの議論として枠組みされ、信頼性や信号完全性への影響についての議論が豊富にあります。ビアにそれらを残すべきか、あるいは全てのビアからそれらを取り除くべきか？どのような設計決定にもトレードオフがあり、通常、設計のある側面が他のすべてを優先します。非機能パッドの使用に関して一般化されたルールはないため、設計者は特定のアプリケーションを考慮して、レイアウトに非機能パッドを含めるべきかどうかを決定する必要があります。 この記事では、信号完全性、信頼性、およびルーティング密度の3つの観点から非機能パッドの問題を検討します。一部の設計では、これらの問題は互いに排他的であるため、以下に挙げる設計上の課題のうち、製品にとって最も重要なものを決定する必要があります。 非機能パッドを用いた設計の信頼性 テレグラフィングとECM故障 スルーホールビアに非機能パッドが存在すると、「テレグラフィング」と呼ばれる状態を引き起こす可能性があります。ビアに銅が多すぎると、パッド間の材料が樹脂不足になります。その結果、銅スタックのイメージが、誘電体の表面層にピークとバレーとして現れます。言い換えると、銅スタックのイメージが基板表面に「テレグラフされる」のです。 最近のポッドキャストのゲストが説明したように、高い箇所はエポキシが「押し出される」地域を作り出し、これによりパッドとビアバレルが直角を形成する隣接するパッド間に空隙が残り、 熱的な故障を引き起こす可能性があります。 空隙の形成は、もう一つの信頼性の問題、すなわち電気化学的移動（ECM）故障を引き起こします。ビアジョイントでの空隙形成は接着問題を引き起こし、ECMパスを許容します。これにより、パッド間のわずかな電圧差により、パッド間に樹状または繊維状の構造物が成長する原因となります。これらの構造物の成長は時間とともに蓄積し、最終的には診断が困難なPCBの故障につながります。 樹枝状構造が隣接する導体間の隙間を埋めることができれば、短絡が発生します。樹枝状構造の断面積が小さい場合、電流密度が高くなり、構造が焼損して、事実上故障が除去される可能性があります。これにより、診断が困難な間欠的な故障動作が引き起こされます。 これらの材料におけるECMに関する良いレビューはこちらで見つかります： Yi, Pan, et al. "薄い電解質層の下での銅張り積層板と無電解ニッケル/浸金印刷回路基板の電気化学的移動挙動。" Materials 10, no. 2 (2017) 記事を読む