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PCB設計の再利用 クラウドでのPCBコンポーネントとデザイン再利用の完全ガイド 1 min Thought Leadership アイザック・ニュートンはかつて「もし私が遠くを見ることができたのなら、それは巨人の肩の上に立っていたからだ」と言いました。すべての設計を一から作り直す必要はありませんし、設計を適切に整理しておけば、古い設計データを新しいプロジェクトで簡単に再利用することができます。PCB設計の再利用は、設計時間を短縮し、すべての製品が同じ品質レベルを維持するのに役立ちます。重要なのは、優れた製品を構築することから得た知識を、常に車輪を再構築することなく、新しい設計に適応させることです。 PCB設計ツールはすでに、ユーザーが古い設計を開いて修正を開始することを可能にしていますが、Altium Designerのような最高のソフトウェアプラットフォームは、PCB設計の再利用（ブロック再利用とも呼ばれる）に理想的な構造を古い設計文書に適用することを可能にします。リモートまたはオンプレミスの設計チームと作業している場合、古い設計をクラウド上に配置することは、新しいプロジェクトで古いPCB設計を再利用しながら、チームを生産的に保つ最も簡単な方法です。 PCB設計の再利用があなたに適している場合 すべての企業がPCBレイアウト設計の再利用を必要とするわけではありません。完全にカスタムエンジニアリングで一度きりの設計を多く行うサービス事業者は、クライアントのために複数のリビジョンを行っている場合を除き、設計を再利用していることはほとんどありません。一方で、標準的なフォームファクター、共通のインターフェース、または機能ブロックを持つ限定的な製品範囲の設計を行うサービス事業者は、クライアントとの取引時に設計を再利用する必要があるかもしれません。同様に、電子機器会社は、新製品の開発や既存製品のアップグレード時に、古いPCB設計のブロックを再利用することがあります。 設計プロジェクトのいくつかの部分は、PCB設計の再利用に最適な候補です： 回路図：これが私の設計で最も一般的だと感じています。異なる機能ブロックの回路図シートを一つの設計で作成し、それらを基にして類似の製品の新しい設計を構築できます。 PCBレイアウト：回路図を変更する場合、レイアウト内のコンポーネントも変更する必要があります。しかし、PCBレイアウト内の機能ブロックは、たとえばAltium Designerの roomsや snippetsを使用して、簡単に再利用および複製できます。 コンポーネントとライブラリ： これは、レイアウト/回路図と共に、回路図やPCBレイアウトのコンポーネントデータが新しい設計に持ち込まれる必要があることを意味します。PCBブロックの再利用には、特定のコンポーネントを任意の設計で再利用すること、または特定のライブラリを新しいプロジェクトで再利用することが含まれます。 テンプレート： 設計データの再利用には、デザインテンプレートが自然な方法です。PCBレイアウトや回路図のテンプレート化により、ボード、ロゴ、タイトルブロック、または他の設計文書の機能を再描画する必要がなくなります。 これらのすべては、設計データを管理されたクラウドプラットフォームを通じて保存および共有するときに、はるかに簡単です。Google DriveやDropboxのようなものを使用する代わりに、Altium DesignerのユーザーはAltium 365プラットフォームを使用して、新しいプロジェクトで設計データを簡単に保存、共有、再利用できます。Altium 365には、これらの4つの領域でPCB設計の再利用を容易にするいくつかの重要な機能があります： 記事を読む
バックブースト電源を作成する バックブースト電源を作成する 1 min Altium Designer Projects PCB設計者 電気技術者 シミュレーションエンジニア PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 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 この一連の記事では、電子プロジェクトで使用する可能性のある主なタイプの電力レギュレータとコンバータの設計と実装について見ていきます。私がメンターを務める大学院生に、これらのタイプごとにデモンストレーションするための一連の要件を与え、その結果をここに記録しました。同じ演習を行い、できれば同じ結果を得られるようにしてください。 次のスイッチングレギュレータは、学生向けのスイッチングレギュレータシリーズの最後です。私の大学院生の設計要件は、電源が必要な出力よりも高いか低いかにかかわらず、安定した出力電圧を維持できるようにすることでした。言い換えれば、供給電圧をステップアップおよびステップダウンして、負荷装置に安定した供給出力を提供できるようにする必要があります。このタイプのスイッチングレギュレータは、特にバッテリー駆動のデバイスや、設定された条件や必要な運用モードに応じて複数の異なる電源間で切り替えるデバイスにとって非常に便利です。 この設計に対する私の要件は次のとおりでした： 入力電圧範囲 3.0 から 4.2 V 出力電圧 3.3 V 出力電流 200 mA このステップアップおよびステップダウン操作を1つのレギュレーターを使用して達成するために使用できるいくつかのトポロジーがあります。この記事では、以下について議論します： バックブーストコンバーター SEPIC Ćuk フライバック バックブーストコンバーターは、ブーストコンバーターとバックコンバーターの機能を1つの回路で使用するタイプのスイッチングモード電源です。ステップアップ回路とステップダウン回路の組み合わせにより、入力供給電圧の広い範囲にわたって安定した出力電圧を提供できます。また、ブーストコンバーターとバックコンバーターは非常に似たコンポーネントを使用しており、必要なコンバータータイプに応じて単純に再配置されます。 記事を読む
RCから原子時計まで：すべてのクロックソース RCから原子時計まで：すべてのクロックソース 2 min Altium Designer Projects ほとんどの現代の回路、特にデジタル回路が関与する場合には、何らかのクロック源が見られます。すべてのクロック源には、安定性、信頼性、サイズ、消費電力、およびコストに関して一連のトレードオフが存在します。 幸いなことに、これらのトレードオフは比較的単純で、この1つの記事内でほぼ完全に説明できます。RCが555駆動のオシレーターに使われるものから、水素メーザー原子時計に至るまで、各クロック源の長所と短所について議論しましょう。 さあ、始めましょう！ リラクゼーションと遅延源 RCリラクゼーション リラクゼーション発振器は、スイッチングデバイス（通常はBJT、JFET、Mosfet、またはデジタルゲート）と、電荷を蓄えるためのキャパシタで構成されています。キャパシタは定義された電圧レベルまで充電され、その後デバイスの状態が変化し、キャパシタが放電されます。回路は充電状態と放電状態の間で振動します。 リラクゼーション発振器は正弦波信号を生成しません。代わりに、のこぎり波と方形波を生成します。 RCリラクゼーション発振器の典型的な例は、有名なNE555です。このタイプの発振器のパラメータは以下に記載されています。 パラメータ 値 安定性（低い方が良い） 10^-2 から 10^-3 調整可能性 10:1 以上 周波数範囲 Hz から 記事を読む
彼らがコンデンサについて教えてくれないこと 彼らがあなたに教えてくれないコンデンサについて 1 min Blog エンジニアリングでは、取り組むトピックの複雑さを管理可能なレベルに保つために、数百もの心のショートカットを採用することがよくあります。 もし、LEDを点滅させるたびに量子物理学のシミュレーションを行う必要があったら、何も成し遂げることはできません。しかし、これらのショートカットや経験則の多くは、電子工業が現在とは根本的に異なっていた過去の時代に作られました。 今日は、コンデンサが何であるかではなく、現代の電子機器を考慮してコンデンサをどのように使用するかについて、学び直しましょう。 コンデンサがもはやないもの 一般的な仮定の一つは、コンデンサの主要な役割は、一方のカップで満たされ、もう一方のカップで空にされる水バケツのように、電荷を蓄えることであるというものです。 もし「電流がコンデンサを通過するかどうか」についての議論になり、それが物理学よりも政治の方向に進んでしまった経験があれば、交流が関与する場合、典型的な類推はあまり意味をなさないことを知っているでしょう。コンデンサは単に誘電体によって分離された二つの導体に過ぎず、その特性の基本的な物理学的説明のどこにも、それをどう扱うべきかについての説明はありません。 エネルギーを蓄えることは、キャパシタの多くの用途のうちの一つに過ぎません。フィルタリング、形状変更、または電気信号やインピーダンスの変更もその用途です。これらを主要な用途と考えがちですが、それはDC電気の夜明けとウィリアム・ギルバートの電気計（15世紀に発明された）の最初の用途だったからです。 キャパシタの役割 デカップリングキャパシタやバイパスキャパシタという用語は、しばしば交換可能に使用されます — 私自身、無数の回この間違いを犯しました。 これは多くの混乱を引き起こします。なぜなら、異なる用途では、パッケージング、電圧定格、ESR（等価直列抵抗）、ESL（等価直列インダクタンス）、自己共振プロファイルなど、異なる電気的および物理的パラメータを持つキャパシタがしばしば必要とされるからです。 キャパシタは、構築された技術（セラミック、電解）だけでなく、その役割に基づいても異なる名前を取ります。 以下のセクションには、キャパシタが担う最も一般的な役割のいくつかが含まれています。 バイパスキャパシタ バイパスキャパシタの役割は、基板の一部から別の部分へRF（比較的高周波のAC）エネルギーを伝達することです。読んだ通り、蓄積についての話は一切ありません。全くありません！バイパスキャパシタは、蓄積ではなく、伝導に関するものです。 これが実現するためには、関心のある周波数で可能な限り低いインピーダンスを持つように、キャパシタを慎重に選択する必要があります。これは、その自己共振周波数をRF信号にできるだけ合わせることで達成できます。 自己共振周波数とは、キャパシタの容量と寄生インダクタンスが共振する周波数であり、キャパシタが可能な限り最低のインピーダンスを示す周波数です。数学的には、容量とインダクタンスが消え、等価直列抵抗のみが残るようなものです。 自己共振周波数よりも高い周波数では、キャパシタはキャパシタとしての振る舞いをますます失い、インダクタのように振る舞い始めます。 注意すべき点 記事を読む
干渉振幅歪み 干渉振幅歪み 1 min Blog 以前のブログでCOMとチャネル分析について話しましたが、さらに視覚的な補助といくつかの例示コードを用いて、読者が自身で分析を行えるように議論を続けたいと思います。 まず、COMが何であるか、そしてCOMがどのように計算されるかの高レベルな概要を見てみましょう。COMは、ある時点での電圧の信号対雑音比です。その時点とはサンプリングポイントであり、利用可能な信号はサンプリングポイントでのパルス応答の電圧です。パルス応答とは、テスト中のチャネルを通過した後の電圧の形状であり、パルスは単に意図されたデータレートに対応する単位間隔を持つ矩形関数です。 ノイズは統計分析によって見つかり、ISI、クロストーク、システムの3つの主要なカテゴリーに分けられます。 ISIノイズは、チャネル内の反射による統計的ノイズです。DFEタップの後のパルス応答におけるゼロ以外の値は、このノイズに加算されます。考慮される値は、互いにMポイント離れたものだけです。これは下の図で円として示されています。マゼンタの円はDFEによって処理されたノイズの寄与であり、黒い円はDFEが適用されていないノイズ値です。 クロストークも全く同じ方法で行われますが、ノイズ値は非同期です。つまり、COMは利用可能な信号スライスに対応する値ではなく、ピーククロストーク値を取ります。システムノイズには、データ依存ジッター（DDJ）、ランダムジッター、およびICからのノイズのまとまった値が含まれます。DDJは反射に関連しているため、ISIノイズ値にトレンドがあります：ISIが多いほどDDJも多くなります。しかし、他のすべてのシステムノイズは、チャネルに関係なく一定です。 パルス応答を作成するための計算を行うことは決して簡単ではありませんが、ほとんどのエンジニアや科学者は最終的にはそれを理解できます。しかし、問題のノイズ部分ははるかに難しいです。主な問題は、以下に示す方程式93A-39の実装です。 世界のほとんどの人にとって、これはかなり難解な方程式です。各部分を説明し、その後で視覚的な補助を示します。左から右にかけて、pn(y)は、寄与するサンプルnからの位置yにおける電圧の確率です。言い換えれば、パルス応答の点の1つに対して、ノイズの量が発生する可能性がどの程度あるかということです。1/Lは変調を考慮に入れます。各レベルにはそれぞれの確率があり、y方向の総確率は1になる必要があります。したがって、確率は各レベルで均等に分割されます。この論文では、Non-Return Zero (NRZ)、Pulse Amplitude Modulation 4 (PAM4)、およびPAM6を分析します。NRZには2つのレベルがあり、PAM4には4つのレベルがあり、PAM6には6つのレベルがあります。実際には、IEEE COMコードは、標準が非対称レベルを考慮に入れていないため（しかし、入れることもできます😉）、1つのレベルに対する確率密度関数（PDF）のみを評価します。1つのレベルのみを考慮することは、標準の実行速度の向上にも寄与しており、これは熱い議論のトピックとなっています。 デルタ関数を一旦置いておき、その引数について考えましょう。ここで重要なのは、yがと同じ時に引数がゼロになることです。最後にデルタ関数がありますが、その引数がゼロの時、デルタ関数は単純に1になります。 yをスイープすると、ノイズサンプルnがどれだけのPDFを生成するかがわかります。次のステップは、各サンプルnに対して方程式93A-40を使用し、時間領域ソースからのノイズのPDFを得ることです。 この方程式を以下に示すサンプルに適用します。これは、再反射信号がチャネル上で0.000819779ボルトのノイズを生成している点です。 93A-39の内部引数をプロットすると、次のグラフが得られます。l = 0およびl 記事を読む
Altium DesignerならPCBリレーの選択、設計、レイアウトが簡単 Altium DesignerならPCBリレーの選択、設計、レイアウトが簡単 1 min Blog ユーザーの安全と基板を電気的損傷から保護するには、回路保護が欠かせません。小型中電圧PCBであろうと、大型高電圧電気機械システムであろうと、電力サージや電気回路の故障によりコンポーネントが破壊され、ユーザーに危険が及ぶ可能性があります。高電圧ESDや大電流サージが起きないようにする最善の方法は、シンプルなPCBリレーを使用することです。 金属製の筐体に取り付ける必要がある大型リレーと比較して、PCBリレーはスルーホールコンポーネントとして回路基板に直接取り付けることができます。これにより、基板とそのコンポーネントを電気的危険から簡単に保護できます。次に手掛けるシステムにPCBリレーを導入する場合、Allium Designerを使用すると、選択および配置プロセスがシンプルです。高電圧または大電流回路基板設計を順調に進めながら、Altium Designerから調達プロセスを迅速に進めることができます。 ALTIUM DESIGNER® 高電圧または大電流回路基板設計におけるPCBリレーの選択、レイアウト、配線のための業界標準の設計ツールを備えた唯一のアプリケーションです。 高電圧または大電流のシステムを扱うときはいつでも、安全性を最優先に考える必要があります。高電力システムに伴う危険は甚大で、コンポーネントの信頼性を運に任せることはできません。一方、設計者が動作中の高電圧 / 大電流放電から自分自身や機器を保護する方法はたくさんあります。 高電圧システムで使用される標準的な部品の1つにリレーがあります。これらのスイッチには、回路基板に取り付けることができるPCBリレーをはじめ、さまざまなサイズがあります。これらの部品は、信頼性を維持し、動作中の電力サージに耐えるために必要な保護を高電圧システムに提供します。 PCBリレーとは？ PCBリレーは、PCBに直接取り付けることができる小型のリレーです。これらのリレーは定格電圧が高くなる傾向があり、そのサイズと重量のためにスルーホールコンポーネントとして基板に取り付けることができます。リレーは、小さな電圧回路で高電圧回路を制御する必要がある場合に使用されます。また、リレーを使うことで、トランジスタベースのスイッチングではできないガルバニック絶縁が可能になります。 PCBリレーは他のリレーと同じように機能しますが、よりコンパクトで定格電圧が低くなります。また、これらの部品は大型リレーに見られる標準的なシステムにも組み込まれています。リレーには以下の種類があります。 高電圧リレー：これらは、非常に高い電圧と電流で動作するように設計されています。 過電流リレー：このタイプのリレーが開くと、大電流が回路の周りを間違った方向に流れるのを防ぎます。 半導体リレー：電気回路の切り替えを行うソリッドステートリレーです。 遅延リレー：これらのリレーは、限られた時間にトリガーされます。 サーマルリレー：これらのリレーは、温度が特定のしきい値を超えると作動します。 差動保護リレー：このタイプのPCBリレーは、回路の2つの異なる部分の電圧または電流が異なる場合にトリガーできます。 記事を読む
OpenRAN 全てのORANについて：オープンラジオアクセスネットワークへのPCBデザイナーのガイド 1 min Thought Leadership オープンラジオアクセスネットワーク、またはORANは、将来の5Gおよび6Gネットワークアーキテクチャを可能にする通信アーキテクチャの新しいパラダイムです。 記事を読む