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差動信号のための帯域幅要件

シングルエンド信号と差動信号の帯域幅要件 1 min Thought Leadership この記事では、差動信号の利点と、それが実際の電子製品でどのように機能するかについての概要を提供します。

I2C vs SPI vs UART の LCD スクリーン

UART vs. SPI vs. I2C: 配線とレイアウトのガイドライン 1 min Thought Leadership MCUやプログラマブルICを扱ったことがない場合、I2C、SPI、UARTに関するルーティングとレイアウトのガイドラインをいくつか紹介します。

PFC回路設計と電源システムのレイアウト

PFC回路設計と電源システムのレイアウト 1 min Thought Leadership 私たちが望むように、PCBへの電力入力が常にクリーンなDCや正弦波信号であるわけではありません。整流器からのDCは出力キャパシタからのリップルを含んでいることがあり、AC信号にはノイズが含まれていたり、完璧な正弦波ではないことがあります。これらの問題を修正する方法はいくつかあり、適切なフィルタ回路を選択するか、入力波を整形してシステム内の負荷に最大の電力出力を生み出すことができます。 AC電源システムを扱っている場合、電源での電流/電力の引き下げを行うか、または負荷への利用可能な電力を増加させるために、電力因数補正（PFC）が必要になることがあります。PFC回路はICとして入手可能ですが、高電圧/高電流システムの要求に対応することはできません。電力因数を1に近づけるために、PCB上に独自のPFC回路設計とレイアウトが必要になります。ここでは、独自のPFC回路を設計しシミュレートする方法と、PFC回路のレイアウトのヒントをいくつか紹介します。電力因数補正とは何か？電源の力率は、実際に消費される実効電力と見かけの電力（RMSボルトおよびアンペアで）の比率であり、この数値は0から1の範囲です。ACソースに整流器を接続した電源回路の典型的なスイッチングレギュレータは、入力電圧がそのピークに近づくと小さなバーストで電流を引き出します。入力線から引き出される電流が正弦波電圧波形から逸脱するほど、力率は小さくなります。力率は基本的に電力効率の別の指標です。例として、レギュレータが96％効率的であると仮定します。全体の電源の力率が60％の場合、実際の効率は96％x 60％= 57.6％になります。PFC回路設計を使用する目的は、力率をできるだけ1に近づけることです。力率が1に近づくと、実際に消費される実効電力は、理想的なRMS入力電圧および電流を使用して計算する見かけの電力に近づきます。新しい製品をヨーロッパで販売する予定がある場合、電源にPFCを適用することを確認する必要があります。最も重要な規制はEN61000-3-2で、少なくとも75Wの入力電力を持ち、サービス入口で最大16Aまで引き出す電力システムに適用されます。この規制は、レギュレータの入力で測定された39番目の高調波までの全高調波歪み（THD）にも制限を設けています。これはPFC回路のもう一つの利点を示しています。より大きな電力因数を持つ電源は、DCレギュレータの入力でTHDがほぼゼロになります。 PFC回路設計とトポロジー PFCコンバータは、ブーストまたはバックトポロジーで実装できます。バックブーストトポロジーもありますが、入力電圧を通常、上げたり下げたりして一定レベルで調整する必要があるため、これほど人気はありません。バックとブーストの2つのバージョンは以下に示されています。これらの回路図が標準的なバックまたはブーストDC-DCコンバータから期待されるものと一致するなら、正解です！全体の回路図は同一ですが、これらの回路のコンポーネント選択が回路によって提供される電力因数の増加に影響を与えます。 PFC回路が一般的なスイッチングレギュレータと何が違うのか？PFC回路設計における重要な点は、適切な動作モードを選択することであり、これにはこの回路で正しいインダクタを選択することが含まれます。インダクタは、MOSFETがオンの間に入力電圧が上昇するにつれてインダクタを通る電流がどれだけ速く増加するかを決定します。MOSFETがオフに切り替えられると、インダクタは逆起電力を提供し、それによってより多くの電流を負荷に向けます。インダクタのリップル波形は、一般的なスイッチングレギュレータの場合と同様に、インダクタのサイズによって決まります。インダクタが小さいほどリップル波は大きくなります。波形の制御は、MOSFETにPWMまたはPFMパルスを適用することで維持されます。以下に示される3つのPFC回路モードは、インダクタのサイズとMOSFETに適用される変調の種類によって決まります。以下の表は、各モードでの変調と電流特性をまとめたものです。モード変調電流特性 CCM PWM 平均電流が理想的な正弦波電流に近く、リップルが低い、高速SiCショットキーダイオードを使用して効率を向上させる。最高の出力電力に最適。

ロルフ・オステルゴールと共に世界クラスの電気工学コース

ロルフ・オステルゴールと共に世界クラスの電気工学コース 1 min Thought Leadership デンマークにも強固な技術産業があります。Speeding Edgeは、数回にわたり、EE-Trainingの創設者兼オーナーであるRolf Ostergaardと提携し、コペンハーゲンとオーフス（デンマーク）、ストックホルムとマルメ（スウェーデン）、オスロ（ノルウェー）で2日間および3日間の研修コースを開催しました。

PCB用のスキーマティック・ネットリストとは何ですか？

PCB用のスキーマティック・ネットリストとは何ですか？ 1 min Thought Leadership 次の素晴らしい回路図を作成した場合、設計ソフトウェアの背後には多くのことが行われています。回路図内のコンポーネント間の接続は、少数の論理的および電気的識別子に還元することができます。回路図は異なるコンポーネントとピン間の接続を示すグラフィカルな画像を提供するかもしれませんが、設計についてすべてを本当に理解するためには、重要な文書が必要になります。回路図のネットリストは、実際のPCBを作成するために設計ソフトウェアの複数の機能で使用される中心的な情報の一つです。回路図のネットリストは、電気的接続情報を提供するとともに、設計データの機能構造を単一のデータセットで反映します。データを再利用する必要がある場合や、シミュレーションツールで電気的接続を迅速に定義する必要がある場合、ネットリストは回路図設計からこれらの他のツールへの移行を助けてくれます。また、設計レビューの一環として、製造業者にネットリストのコピーを提供する必要もあります。PCB設計ソフトウェア内のネットリストの正確な構造をもう少し詳しく見てみましょう。スキーマティックネットリストには何が含まれていますか？さらに進む前に、EDAソフトウェアで使用されるネットリストには、IC設計やPCB設計用の異なるタイプがあることを理解しておく必要があります。これらのネットリストは、ロジック、コンポーネント間の接続、および階層的な関係を定義することができます。ネットリストは、設計の構造と機能を要約するための強力なツールです。ネットリストにはグラフィカルな情報は含まれていません。これはスキーマティックドキュメント自体に含まれています。それはそうと、回路図とそのネットリストは密接に関連しています。ネットリストは回路図から生成することができるし、回路図（フラットまたは階層的）はネットリストから生成することもできます。PCB回路図の情報に関して言えば、ネットリストには複数のデータエントリが含まれ、各エントリには以下の情報が含まれます：ネットラベル：スキーマティック内の特定のネットに付ける名前です参照指定子：ネット上に接続されたコンポーネントのための指定子ですピン番号：ネット上の各コンポーネントはいくつかのピンを持っているため、ネット上の各コンポーネントのピン番号がネットリストに表示されますスキーマティックのネットリストの読み方を知っていれば、回路がシミュレーションの準備時にSPICEネットリストにどのように変換されるかを見ることができます。また、サードパーティのライブラリからのネットリストに見つかるかもしれないエラーをトラブルシューティングすることもできます。回路図をキャプチャして初期レイアウトにインポートすると、回路図のネットリストデータが使用されて、未配線のレイアウトで見られる接続線が作成されます。回路図にこれ以上の変更を加える必要がない限り、ボードを配線する際に設計データが一貫していることを確信できます。ただし、製造前に BOMとガーバーファイルが回路図とネットリストの情報と一致していることを確認する必要があります。製造業者がネットリストをどのように使用するか設計レビュー中に、回路図のネットリストのデータがGerber、BOM、および回路図のデータと比較されます。ネットリストとこれらのドキュメントの1つ以上の間に不一致が見られることはよくあります。これは、ほとんどの場合、設計が完了する前にネットリストとBOMをエクスポートした結果であり、設計を送信する直前の最後の変更により、BOM、ネットリスト、およびGerberを再構築して、すべてのデータが一致していることを確認する必要があります。これが繰り返しに聞こえるかもしれませんが、低品質の製造業者を使用して不良のボードのバッチを郵送で受け取るよりはましです。製造業者は、ネットリストを使用してベアボードテストの要件を定義します。ネットリストの接続性は、ベアボードテストプロセスに使用されるテストフィクスチャにプログラムされます。ODB++データファイル形式は、ネットリストをパッケージから生成できるため、製造において好ましい形式です。それ以外の場合は、Gerberファイルと一緒にIPC-D-356ネットリストを送信することをお勧めします。これにより、ベアボード製造前に徹底的な比較が可能になります。古いプロジェクトのネットリストを捨てないでくださいデザインの再利用は新しい概念ではなく、頻繁に使用するライブラリや回路ブロックを保持することから全てに及びます。異なるEDAアプリケーションからの設計データを希望のプラットフォームにインポートすることは難しい場合があります。次の設計は古い設計のバリアントであるかもしれませんし、元の回路図/レイアウトの特定の機能ブロックを参照する必要があるかもしれません。古いプロジェクトからのネットリストを保持しておくことで、元のレイアウトや/および回路図データが破損しているかアクセスできない場合でも、新しい設計プラットフォームでそれらを再構築するのに役立ちます。回路網リストに配置されたデータは特定の形式で高度に構造化されているため、異なる設計プラットフォームは新しい設計を構築する際に互いの回路網リストを再利用することができます。古い設計のコンポーネントに対してモデル、回路図シンボル、PCBフットプリントを持っていれば、新しいソフトウェアで元の設計を手動で再構築する必要はありません。回路網リストからネット名、参照指定子、ピン番号を読み取ることはできますが、古い回路網リストから設計を迅速に再構築できる設計ソフトウェアを使用する方がはるかに良いでしょう。 Altium

ハードウェア・イン・ザ・ループテスト：イントロダクション

ハードウェア・イン・ザ・ループテスト：イントロダクション 1 min Thought Leadership 「ハードウェア・イン・ザ・ループ」テストを検索すると、複雑なリアルタイムシステムの例が頻繁に見つかります。例えば、このNational Instrumentsの記事は、ハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）が何であるか、そして自動車内の電子制御ユニットのテストの例を提供している上で、素晴らしい説明と背景を提供しています。この記事では、HILテストコンセプトのより小さく、より取り組みやすいバージョンに焦点を当てます。ハードウェア・イン・ザ・ループテストとは何か？この記事の目的のために、我々はハードウェア・イン・ザ・ループテストを従来提示される方法（例えば、自動車アプリケーション内で）とは少し異なる方法で定義します。製品をテストする際の複雑さの異なる三つのレイヤーを観察しましょう。テストフォーマット1：基本的な手動テストこのテスト形式では、エンジニアがデバイスを手動でテストします。これには、デジタルマルチメーターで基板上のテストポイントを探る、オシロスコープで波形を観察する、またはコンピューター画面上でテレメトリー読み取りを手動で解析することが含まれます。エンジニアは、手動の設計検証テストを通じて製品をテストします。テストフォーマット2：自動テストこのテストセットアップは、通常エンジニアによって行われる同じ測定と検証を実行しますが、コンピュータによって自動化された方法で実行されます。ホストコンピュータは直接計測器（例：マルチメーター、オシロスコープなど）に命令を出し、デバイスからのテレメトリを解析し、その後、エンジニアによって設定された基準に基づいてテストセットを検証します。テストフォーマット3：ハードウェア・イン・ザ・ループテストハードウェア・イン・ザ・ループテストは、実世界のアプリケーションをシミュレートする追加の刺激を加えることで、自動テストを新たなレベルに引き上げます。例えば、テスト対象のデバイス（DUT）には、刺激が必要な一連のセンサーがあるかもしれません。テスト機器は、それらのセンサーの他端をシミュレートして、DUTのセンサー側を刺激します。別の例としては、DUT上のRS-422レシーバーにRS-422トラフィックを駆動することが挙げられます。私たちがDUTに新しい刺激を駆動し、ホストコンピュータからテレメトリを読み取り、必要に応じてテストを適切に調整できる（例：初期テストを通過した後に、より速く、より多くのRS-422トラフィックを駆動する）という考えです。ハードウェア・イン・ザ・ループを採用する利点アプリケーションに基づいて、なぜハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）テストを自動テスト（そしてもちろん手動テスト）よりも採用するかが明確になる場合があります。複雑なシステム、または（システムのシステム）を統合しようとしている場合、多くの外部刺激が必要であれば、基本的な自動チェックアウトテストでは不十分です。基本的なバッテリーチャージャーを考えてみましょう。電源、負荷、バッテリーをシミュレートしてコントローラ回路をテストすることはできますが（物理的にもソフトウェアを通じても）、実際の電源、バッテリー、負荷を使用して設計をテストする方が現実的です。さらに、このプロセスを自動化できれば、エンジニアはテストよりも開発に時間を費やすことができます。コスト分析：それは価値がありますか？ハードウェア・イン・ザ・ループテストを採用するかどうかを決定する際には、次の要因を考慮する必要があります：テスト時間：デバイスのテストにどれくらいの時間を費やす予定ですか？基本的なチェックアウトを行って終わりですか、それとも数ヶ月のテストが必要ですか？テストの再発生：同じテストをどれくらいの頻度で実行しますか？このテストセットアップ（つまり、機器と自動化スクリプト）は将来の設計に使用できますか？テスト機器：自動テストと手動テストに必要な機器を揃えるコストはどのくらいかかりますか？これらおよびその他の要因を考慮したら、手動テストを続けるか、自動/ハードウェア・イン・ザ・ループテストに投資するかの決定を始めることができます。始め方

電子機器のためのバーンインテストとは何ですか？

電子機器のバーンインテストとは何ですか？ 1 min Thought Leadership 新しい基板の製造を計画する際には、おそらく新製品に対するさまざまなテストを計画することになるでしょう。これらのテストは、しばしば機能性に焦点を当て、高速/高周波基板の場合は信号/電力の整合性に焦点を当てることが多いです。ただし、製品を極端な期間にわたって動作させることを意図している場合、製品の寿命の下限を信頼性を持って設定するためのデータが必要になります。インシリキットテスト、機能テスト、および可能な限り機械テストに加えて、部品や基板自体もバーンインテストの恩恵を受けることができます。大量生産を計画している場合、これは大量生産に移る前に行うのが最適です。バーンインテストとは？バーンインテスト中、特別なバーンイン回路基板上のコンポーネントは、コンポーネントの定格動作条件以上でストレスをかけられ、コンポーネントの定格寿命前に早期に故障する可能性があるアセンブリを排除するために行われます。これらのさまざまな動作条件には、温度、電圧/電流、動作周波数、または上限として指定されたその他の動作条件が含まれます。これらの種類のストレステストは、加速寿命試験（HALT/HASSのサブセット）と呼ばれることがあります。これは、コンポーネントの動作を長期間および/または極端な条件下で模倣するものです。これらの信頼性テストの目標は、バスタブ曲線（以下に例が示されています）を形成するための十分なデータを収集することです。残念ながら名前のついた「初期故障」部分は、製造上の欠陥による早期のコンポーネントの故障を含みます。これらのテストは通常、高信頼性半導体の上限である125°Cで実施されます。製品の信頼性を完全に把握するために、さまざまな温度で電気的に動作させることができます。プロトタイプ基板でのバーンインテストおよび環境ストレステストは、意図された基板材料のガラス転移温度以上の125°Cで実施することができます。これにより、基板の機械的応力による故障に関する極端なデータと、部品の故障に関するデータが得られます。バーンインテストには、次の2種類のテストが含まれます：静的テスト静的バーンインは、入力信号を適用せずに各コンポーネントに極端な温度と/または電圧を単純に適用するものです。これは単純で低コストな加速寿命試験です。プローブは単に環境チャンバーに挿入され、チャンバーは温度に達し、デバイスは所望の適用電圧に達します。このタイプのテストは、極端な温度での保管を模倣するための熱試験として最適です。テスト中に静的電圧を適用すると、デバイス内のすべてのノードがアクティブにならないため、コンポーネントの信頼性の包括的な視点を提供しません。動的テストこのタイプのテストでは、バーンインボードが極端な温度と電圧にさらされながら、各コンポーネントに入力信号が適用されます。これにより、IC内の内部回路が信頼性の観点で評価されるため、コンポーネントの信頼性の包括的な視点が提供されます。動的テスト中に出力を監視することで、基板上のどのポイントが最も故障しやすいかをある程度把握することができます。どんなバーンインテストでも、故障が発生した場合は徹底的な検査が必要です。特にプロトタイプボードのストレステストではこれが特に重要です。これらのテストは時間と材料の面で時間がかかり、費用がかかることがありますが、製品の有用寿命を最大限に引き出し、設計の選択肢を適格化するために重要です。これらのテストはインシリキットテストや機能テストをはるかに超え、新製品を限界までストレスをかけます。ボードレベル対コンポーネントレベルの信頼性テストバーンインテストは通常、プロトタイプボードのストレステストを指すものではありません。これは通常、HALT/HASSと呼ばれます。バーンインテストは、他の環境/ストレステストと併せて、基板レベルおよびコンポーネントレベルの障害を明らかにすることができます。これらのテストは、仕様どおりに行うことも、指定された動作条件を超えて行うこともできます。一部の基板設計者は、コンポーネントの仕様を超えたストレステストや基板/コンポーネントの意図しない動作条件でのテスト結果を受け入れることに躊躇するかもしれません。その理由は、基板やコンポーネントが意図された環境で展開される際には決してそのような動作条件にはならないため、テスト結果は無効であると考えられるからです。しかし、これは仕様を超えたバーンインテストやストレステストの本質を見逃してしまっています。これらのテストを仕様を超えて実行することで、より多くの故障箇所を特定できます。連続して複数のテストを実行することで、これらの故障箇所が時間とともにどのように発生するかを確認し、信頼性のより良い視点を得ることができます。仕様を超えて実行することは、製品の寿命をより大きく加速させ、浴槽曲線のより深い視点を提供します。もし過剰な仕様のテスト中に特定された不良ポイントに対処できれば、完成した基板の寿命を大幅に延ばすことができます。設計ソフトウェアでサプライチェーンデータにアクセスできれば、より長い寿命を持つ適切な代替部品に簡単に切り替えることができます。これらの手順はすべて、完成品の寿命を延ばすために大いに役立ちます。製造業者からのバーンインテストの結果を受け取り、設計変更を計画している場合、