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簡単なプロセスのための設計：任意のコンポーネントにサプライヤーデータを作成してリンクする 簡単なプロセスのための設計：任意のコンポーネントにサプライヤーデータを作成してリンクする 1 min Thought Leadership Altium Designerを使った経験がある方なら、この強力なライブラリプラットフォームの使いやすさとシンプルさにすでに馴染みがあるでしょう。しかし、これらのライブラリを使っていると、時には自分で手を汚さなければならないこともあります。たとえば、単純な部品番号の変更であったり、いくつかの重要なパラメーターを再設計することであったりしますが、編集は瞬時に簡単に更新できます。 この具体的な例では、プロのデザイナーの設計旅路でよくあるシナリオを見てみましょう：これらの統合ライブラリ内のコンポーネントにサプライヤーリンクデータを追加します。しばしば、お気に入りのサプライヤーやベンダーから特定の部品を頭に描いています。しかし、これらのコンポーネントは現在使用しているライブラリには存在しないかもしれません。ライブラリに入り、手動で情報を追加および編集する必要があります。 アンプ回路設計を例に取り上げて作業します 以前の記事では、プロトタイピングの準備が整ったと仮定する非常にシンプルなアンプ回路設計について探求しました。 回路図を作成し、基板の形状を決め、いくつかの コンポーネントのフットプリントを配置しましたが、それらは プロトタイプ/ガーバーに適しています。今回は一歩戻って、すべてのライブラリサプライヤーデータが正しく、最新の情報で満たされていることを確認しましょう。 サプライヤー指定のデータリンクの追加 この例では、標準のAltium Designer管理データベースで一般的なLM386 ICを見つけることができると思います。しかし、使用する予定のスピーカーは特定の部品なので、手動で追加する必要があります。これをどのように行うか見てみましょう。 LM386を検索するのは簡単です。インターフェースの右下隅にある「Panels」に移動し、「Part Search」を選択します。 そこにいると、既にインストールされているライブラリを検索して、探しているものを見つけることができます。LM386の検索結果では、リンクするためのいくつかのオプションがあります。 Digikeyがファンのお気に入りであるため、「Add Supplier Link and Parameters 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
組み込みシステムでユニークID EEPROMを使用して、設計の模倣を防止します 組み込みシステムでユニークID EEPROMを使用して、設計の模倣を防止します 1 min Thought Leadership 賢い人が必ずしも最初にゴールするわけではないという言葉があります。大学時代、私の課題をコピーしていた同級生がいましたが、結局私よりも高い得点を取ることがありました。賢さが必ずしも大学でのトップの成績を保証するわけではなく、自分のアイデアを基に他人が成功を収めるのを見るのは心が折れることでした。 ビジネスの世界も似ています。競合他社が成功しているコンセプトをコピーして市場を支配することは珍しくありません。倫理的に疑問があるものの、偽造デザインは実際にかなり一般的です。設計エンジニアとして、私のデザインの偽造をできるだけ困難にすることが私の仕事です。 PCB全体をエポキシでコーティングすることを除いて、可能な限りのすべての手段を試みました。これには、ハードウェアの正確なコピーを作成して動作させることが不可能になるように、ユニークID EEPROM（電気的に消去可能なプログラム可能読み取り専用メモリ）を使用することが含まれます。組み込みシステムにユニークID EEPROMを含めることで、あなたも最悪のシナリオに備え、デザインの偽造を防ぐことができます。 ユニークID EEPROMとは何ですか？ EEPROMは、小さなデータサイズを保存するのに役立つ不揮発性メモリの一種です。 インター・インテグレーテッド・サーキット（I2C）またはシリアル・ペリフェラル・インターフェース（SPI）を介してマイクロコントローラに接続されることが一般的です。EEPROMは数十年にわたり電子分野で使用されており、設定値のようなパラメータを保存するために使用されます。 ユニークID EEPROMは、消去不可能なIDを持つEEPROMです。ユニークIDの長さは、製造元によって32ビットから128ビットまで変わります。理論的には、2つのEEPROMが同じIDを共有する現実的な可能性はありません。これは、インターネット対応デバイスのユニークな メディアアクセスコントロール（MAC）アドレスの概念に似ています。 偽造防止のためのユニークID EEPROMの使用 完全に保護されていない組み込みシステムでは、PCBをリバースエンジニアリングしてマイクロコントローラからファームウェアを抽出することにより、偽造モデルを簡単に作成することができます。もちろん、コード保護機能を有効にしても、ファームウェアの複製が可能である可能性はありますが、より困難になります。 設計にユニークID EEPROMを含め、ファームウェアに検証手順を実装することで、大量の偽造を防ぐことができます。これが私が組み込みシステムで実装する方法です： 1. ユニークIDリーダーファームウェアの作成 EEPROMからユニークIDを読み取り、SDカード内のファイルに保存するシンプルなファームウェアを作成します。このファームウェアはユニークIDの取得のみを目的としており、後に実際のアプリケーションファームウェアによって上書きされます。 記事を読む
内部対外部サージ保護：PCBの完全な保護に最適なのはどちらか 内部対外部サージプロテクター：PCB全体の保護に最適なものは何か 1 min Thought Leadership 内部サージ保護であれ外部サージ保護であれ、電子デバイスは寿命を通じて健全を保つために何らかの保護が必要です。 記事を読む
小型電子回路設計には大量の注意が必要です 小型電子回路設計には大量の注意が必要です 1 min Thought Leadership 生活費の上昇に伴い新たな税金が定期的に導入される中、消費者が連鎖効果に苦しむのは時間の問題です。お気に入りの地元のレストランが価格を上げたり、提供量を減らすようになると、私はイライラします。もちろん、物事が変わらないことを望みますが、少し余分に支払うことで、少なくとも私の空腹を満たすことができます。 電子機器では、PCBの設計も私のお気に入りのパスタの皿のように小さくなっています。電子機器会社がますます小さなPCBに数百の機能を詰め込もうとする中、ハードウェア設計者は限界まで試されています。電気技術者は、PCBデバイスが機能上の問題がないことを確認しながら、より小さいPCBを使用して設計することが期待されています。PCB設計に関わる課題の数が増えているため、早い段階でコンパクトなコンポーネント設計のためのプリント基板を最適化する方法を学ぶことが重要です。 コンパクトなPCB設計のための役立つヒント あなたのPCBが不可能に小さいデバイスエンクロージャに収まる必要があると言われたとき、以下の重要なヒントに従うことができます： 1. 小さいサイズのコンポーネントを使用する 大きなパッケージ、例えば0805サイズの抵抗器は手作業でのプロトタイピングを容易にしますが、コンパクトな電子回路設計には適していません。組み立て業者が扱える最小の表面実装部品を見つけ、それらをプリント回路設計に使用してください。 クアッドフラットパッケージ（QFP）のようなマイクロコントローラーを使用すると、数百のピンがPCB上の貴重なスペースを占めることがあります。大きなコンポーネントをボールグリッドアレイ（BGA）パッケージに交換してください。 BGAコンポーネントでさらにスペースを節約します。 2. 小さなトラックと穴のサイズでルーティングする ほとんどのPCBメーカーは、4ミルまでの細いトラックを扱うことができます。その能力を活かして、可能な限りトラックを小さくしてください。もちろん、例外もあります。電力トラックや マイクロストリップアンテナは、計算された値に従って設計する必要があります。ビアやパッドのドリルサイズにも同じことが当てはまります。これらを最適化することで、大量のスペースを節約できます。 3. 識別子を体系的に配置する トラックやコンポーネントのためにデザインネータを削除するのは魅力的かもしれませんが、それは賢明な選択ではありません。代わりに、デザインネータを小さくして、小さなグループに整理してください。この配置が体系的な順序でコンポーネントを反映するようにしてください。これにより、密集したPCB内で部品を追跡するのも容易になります。 4. 多層PCBデザイン 設計が与えられたサイズに収まらないほどトラックの数が多い場合は、PCBの層数を増やしてください。多層PCBは一般的に標準の2層レイアウトよりも高価です。まず、電源層とグラウンド層を内層に移動して、4層のPCBを作成することから始めることができます。それでも不十分な場合は、層数を増やしながら、信号層をグラウンドプレーンで隔てて干渉を最小限に抑えることができます。 5 記事を読む
Altium Designerでの基板設計のテストポイントの使い方 Altium Designerでの基板設計のテストポイントの使い方 1 min Thought Leadership たぶん、小学校のときの抜き打ちテストの古い記憶のせいだと思いますが、「テスト」というものが心底好きな人はいないようです。「A Christmas Story」の小学生が 課題の作文に否定的な反応を示すように、世界中の人々は大抵テストを受けるということにやはり否定的な反応を示すものです。 それでもPCB設計者になろうとするなら、基板のテストポイントの使い方を学ぶことが必要になります。幸いなことにテストポイントの使い方は難しくはなく、どちらかといえば楽しみでさえあります。基板のテストポイントの使い方を以下に説明します。 ステップ1: テストポイントの再確認 回路基板上のテストポイントを必要とするテストには2種類があります。技術者によるベンチテストと製造中の自動テストです。ここでは後者について説明します。テストポイントを使う自動テストには2つのタイプがあります。基板の製造のためのベアボードテストと実装のためのインサーキットテスト（ICT）です。 実装の前に行われるベアボードテストは、全てのノード間の電気的接続が正しいことを確認するためのものです。ICTは、コンポーネントが正常に動作していることを確認するための、実装後のより機能的なテストです。どちらの場合も、テストを行うために試験装置のプローブを回路基板上のテストポイントと接触させます。 テストポイントのサイズ、間隔、クリアランス要件など、テストポイントのデザインルールを決定する方法についてはここでは触れません。これらのルールは、御社と基板製造業者のニーズによって異なるためです。代わりに、Altium Designer 18を使った回路基板へのテストポイントの割り当て方法と、使用しているテストポイントの設計ルールの設定方法について説明します。 ステップ2: テストポイントの手動での割り当て 回路基板のテストポイントの一般的なルールは、テストのためのプローブ可能な点を各ネットが持っている必要があるということです。これらの「テストポイント」は、製造業者が完成した基板をテストする際に使用するレポートを生成できるように、基板設計システム内で認識および分類されている必要があります。これを行うため、プローブ可能な点としてパッド、またはビアを追加することで基板上にテストポイントを作成します。Altium Designerは、これを手動と自動の両方で実行する機能を備えています。 テストポイントとしてパッド、またはビアを手動で追加するには、該当するパッド、またはビアを選択しそのプロパティを編集するだけで済みます。Altium Designerを使うと、そのテストポイントを製造（ベアボード）テストポイント、実装（ICT）テストポイント、またはその両方として設定できます。 Altium Designerを使うと、後で説明するようにテストポイントのデザインルールを設定することもできます。しかし、テストポイントを手動で設定すると、現在のルールはすべて上書きされます。下図に、スルーホールパッドのプロパティ設定を示します。このプロパティ設定では、下までスクロールして、基板の表面と裏面の製造テストポイントと実装テストポイントを両方とも有効にしました。 記事を読む
PCBでノイズとEMIを抑制するための正しいアナログフィルタ設計 PCBでノイズとEMIを抑制するための正しいアナログフィルタ設計 1 min Thought Leadership 電子業界は、より小さなPCBにより多くの機能を詰め込み、デバイスは低電力で高周波で動作しています。動作周波数が上昇し、信号レベルが下がるにつれて、ノイズ抑制はさらに重要になります。これは、PCB設計におけるEMIフィルターを使用してノイズを管理しやすくなります。PCB設計にフィルターを追加することで、大きな漂遊磁場が存在するEMIが発生しやすい環境や、低電力RFアプリケーションにおいて信号の整合性を向上させることができます。 業界標準では、デバイスにノイズ抑制、EMIフィルター、およびEMCフィルターの機能を含めることが求められています。導電放射基準を満たすためには、150 kHzから30 MHzの周波数でEMIノイズを抑制する必要があります。一部の製品にはより厳しい基準があり、下限は9 kHzから始まります。IoTアプリケーションでは、1 MHzでリップルフィルタリングが必要とされ、データと信号の整合性を維持します。 アクティブフィルター対パッシブフィルター 私の最初のPCB設計では、外部の低周波信号を測定するデバイスを構築する必要がありました。最初の試みでは、一貫性のある測定を期待していたのに、データポイントが乱雑な混乱になりました。すぐに原因を見つけました：私の低品質の電源が、かなりのノイズを伴う電圧を出力していました。大規模な電源のアップグレードに頼るのではなく、プリント基板上に直接EMIノイズフィルターを設計することで、この問題を解決することができました。 ベストな設計技術を用いてノイズ抑制と EMI低減を行ったとしても、設計がノイズの影響を受けやすい可能性があります。信号の整合性をさらに向上させるために、アクティブおよびパッシブのフィルタリング方法を使用して、EMIフィルターとEMCの両方を減少させることができます。プリント基板にどの フィルターを使用するかを選択する前に、常にフィルター設計をテストし、フィルターがPCBの適用可能なノイズ低減および電磁干渉基準を満たしていることを確認してください。 パッシブフィルターは、特定の周波数で回路内のノイズを防ぐために、標準的な電子部品のインピーダンスを使用します。アクティブフィルターは、パッシブフィルタリングコンポーネントをアンプやトランジスタのような動力部品と組み合わせます。アクティブフィルターは、小さなフットプリントを持つ表面実装デバイスとしてもパッケージ化されることがあります。 EMI PCBフィルターデザインやノイズ抑制を作成する前に、信号からフィルタリングしようとしている周波数帯について何かを知る必要があります。 マイクロ波アプリケーション用に設計されたPCB アクティブフィルターの簡単な例として、一次のローパスアクティブフィルターがあります。ローパスRCフィルターは、非反転 オペアンプに接続することができます。このトポロジーは、バンドパスフィルターやハイパスフィルターにも適用可能です。二次のアクティブフィルターは、より複雑な設計を持っています。三次以上のフィルターは、複数の一次および二次フィルターを直列にデイジーチェーン接続することで容易に構築でき、これらのフィルターはフィルタリングバンドの端でより急なカットオフを提供します。 アクティブフィルターを使用する主な利点は、提供できる利得です。反転入力にフィードバックとプルダウン抵抗を含めることにより、増幅を適用することができます。 オペアンプICの小さなフットプリントにより、PCBレイアウトに強力なフィルターを配置でき、他のコンポーネント用に十分な余剰スペースが残ります。アクティブフィルターの欠点は、オペアンプが高周波数で高い減衰を持つことと、アクティブフィルターが低周波数アプリケーションでのみ使用できることです。 パッシブマイクロストリップフィルター 記事を読む