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Altium Designerでガーバー編集 Altium Designerでガーバー編集 既存のPCBレイアウトを再利用したい場合がよくあります。しかしそのプリント基板がAltium Designerで設計されているとは限らず、思い通りにはいかない場合があります。例えば、Altium DesignerのPCBエディタは他社のフォーマットで保存されたPCBデータを直接読み込める機能を備えていますが、社外に設計を委託した場合などでは、Altium Designer ではサポートされていない形式で保存されている事も稀ではありません。 そこで役立つのがガーバーデータです。基板設計ツールのAltium Designerでは基板の製造に使用されるガーバーデータを読み込んで、使い慣れたPCBエディタのコマンドを使って編集する事ができます。 ガーバーデータはネイティブなCADデータとは違い、標準化により良好な互換性が保たれています。そこで今回は、他社のCADから出力されたガーバーデータとNCデータをAltium Designerに読み込んで、再利用するための手順を紹介したいと思います。 サンプルとして使用したガーバーデータとNCデータ サンプルとして以下のファイルを用意しました。 1. アートワークフィルムを作成するためのガーバーデータ ・基板外形 FPGASP1-GAI.pho ・部品面パターン FPGASP1 -L1.pho ・はんだ面パターン FPGASP1
Guy Sitting on Clouds Newsletters Altium 365により回路図が30日で完全に機能 Judy Warner: Velocity Research社では以前から、ベータグループの1社としてAltium 365でAltium Designerを活用されていますよね。またアルティウムは、御社と Open Source Ventilator(OSV:オープンソースの人工呼吸器)プロジェクトとのこのたびの協業に際して、Altium 365プラットフォームで動作するAltium Designer 20.1およびAltium Concord Proのライセンスへのアクセスを御社のチームに提供することでサポートしています。Altium 365の環境で作業してみて、初めの頃の印象と、重要だと思ったことを教えてください。 Dugan Karnazes: 人工呼吸器プロジェクトの前は、Altium 365をシングルユーザー設定で使用していました。これは整理整頓には役立つのですが、使用できる共同設計ツールを完全には活用していませんでした。追加のライセンスを受け取ってからわずか24時間後には、アップロードされた設計の作業が開始され、世界中の10人の設計者がその作業に取り組んでいました。4週間後には、サーバーに50人のユーザーが登録され、6つのPCBマルチボードプロジェクトがほぼ完成し、設計者、基板製造業者、プロジェクトマネージャー、およびアセンブリ業者がすべて、統合された同じ情報を使用して作業していました。すべての作業は、誰もが対面することなく行われました。デジタルツールは企業を成功に導くものであり、OSVチームと同じくらい迅速にこの人工呼吸器を設計するという点において、Altium 365は重要な要因でした。
xSignalによる高速伝送路のサポート xSignalによる高速伝送路のサポート 高速伝送路では、反射による信号の劣化を避ける為にさまざまな配慮が必要です。 まず、伝送路の特性インピーダンスを整合させる事が必要です。配線パターンのフィジカル(トラックの幅と間隔・プレーンとの間隔)に一貫性を持たせ、ビアなどのスタブ要素を最小限に留めます。そして、電流ループ内のインピーダンスを全て整合させるため、必要に応じてダンピング抵抗(送端終端抵抗)や終端抵抗(遠端終端抵抗)を入れます。 そして、最適な配線トポロジーを選ぶことも重要です。高速回路では一筆書きが基本とされていた時期もありましたが、近年では配線の分岐が避けられないケースが増え、T分岐型のトポロジーがよく用いられるようになってきています。このT分岐型のトポロジーでは、複数の終端に対して対称に配線を行う事が求められます。 デザインルールによる高速伝送路のサポート Altium Designerは、このような高速伝送路の配線をサポートする機能を数多く備えています。例えば、等長配線や差動ペア配線ツールを備えており、さらに配線品質を検証するためのSIツール(伝送線路シミュレータ)も用意されています。そして、これらの配線・検証機能はハイスピードルールと呼ばれる、高速伝送路に特化したデザインルールによって精密に管理されています。 このハイスピードルールには、Parallel Segment(並行線長の制限)Length(配線長の制限)Matched Length(配線長の統一)を始め8種類の項目が用意されています。 また、デザインルールチェック機能の一部としてSIツールが組み込まれています。このSIツールの制約条件もデザインルールチェックの設定画面で規定する事ができます。 xSignalによる高速伝送路のサポ-ト Altium Designerは、xSignal と名付けられた独自の機能で高速伝送路の配線をサポートしています。この機能により、ネットを複数のパス(経路)に分解して、より詳細にデザインルールの適応範囲を指定できます。 例えば、xSignalを利用しない場合には、ルールスコープの最小単位はネットになります。しかし、ネットには複数の受信端(信号を受け取る側のノード)が含まれている場合があります。このような場合、高速伝送路では、複数の受信端への配線を(同電位であったとしても)それぞれ別の配線パスと見なさなくてはなりません。例えば、CPUに対して4個のメモリが接続されている場合には、1つのネットではなく4つの配線パスとして各メモリに到達する信号を管理しなくてはなりません。 xSignalはこれを可能にします。また、ダンピング抵抗を挿入する場合があります。この場合には、伝送路が2つのネットに分割されてしまいますが、xSignalによってひとつの配線として管理する事ができます。 [xSignal ウィザード]でxSignalを自動作成した後、PCBパネルにリストされた4つのxSignalを選択してDRAM_A0ネット全体をハイライトさせた状態。この基板では、CPUに4個のDRAMが接続されているので、DRAM_A0ネットには4つの配線パスが存在します。よって、DRAM_A0ネットからはDRAM_A0_PP1、DRAM_A0_PP2、DRAM_A0_PP3、DRAM_A0_PP4の4つのxSignalが生成されます。この4つのxSignalを全て選択する事によりDRAM_A0ネット全体がハイライトされます。一見すると、T分岐は一ヶ所に見えますが、DRAMが基板の両面に実装されており、一度T分岐した後、再度、上下のDRAMに向けてT分岐しています。生成されたxSignal、又はxSignal Class をルールスコープとして利用する事により、ハイスピードルールを緻密に規定する事ができます。
Buckコンバータ用インダクタの選択方法 Thought Leadership Buckコンバーター用インダクタの選択方法 SMPSは、お気に入りの電子機器をスムーズに動かすために、静かに(しかし電気的にはノイジーに)活動しているデバイスの一つです。彼らは背景で静かに役割を果たしていますが、彼らがいなければボードは動作しません。電力をたくさん消費するアプリケーションのDC-DCコンバータ設計の一環として、安定した電力供給を高効率で負荷に提供するためには、コンポーネントの選択が非常に重要です。 数多くのDC-DCコンバータトポロジーの中で、バックコンバータは入力電圧を下げるために、高効率の電力変換を提供するために多くの用途で使用されます。これらの電力コンバータのコンポーネント選択に関する一般的な質問は、バックコンバータ用のインダクタをどのように選択するかです。バックコンバータ内のインダクタや他のコンポーネントを扱う際の目標は、電力損失を熱に限定し、同時に電流リップルを最小限に抑えることです。 バックコンバータのインダクタ 以下に示すのは、SMPS用の基本的なバックコンバータトポロジーです。この図では、MOSFETからの出力がPWM信号で駆動され、ユーザーが選択したデューティサイクルでMOSFETをオン/オフします。インダクタとキャパシタは、PWM信号が切り替わる際に負荷に安定した電流を供給するために重要な役割を果たします。最終的に、PWM信号のデューティサイクルは、ユーザーが負荷に供給される出力電圧を制御するための主要な機能です。 インダクタはPWM信号と同じレートで常に切り替わるため、出力に送られる電流にわずかなリップルを重ねる役割を担います。インダクタとキャパシタはLフィルタを形成し、これは基本的に2次のバンドパスフィルタです。十分に 大きくESRが低いキャパシタを使用すると、キャパシタは低インピーダンスを提供し、リップルを構成する高周波成分は大部分が取り除かれます。 バックコンバータ用のインダクタの選択方法 インダクタの適切な値は、設計が許容できるリップル電流と、PWM信号に使用する予定のデューティサイクルに依存します。以下の方程式は、ダイオードの順方向電圧降下とMOSFETを通過するON状態の電圧降下の関数としての出力電圧を示しています。これらの電圧を考慮した後、出力電圧は次のようになります: いくつかの数学をスキップして、重要な結果に直接移ります。まず、インダクタンスとPWM周波数はリップル電圧に反比例します。次に、リップルはPWMデューティサイクルの二次関数でもあります。バックコンバーターのリップル電流は次のようになります: PWM信号の立ち上がり時間はどちらの方程式にも現れません。しかし、立ち上がり時間は、 コンバーターから発生するノイズおよび損失(詳細は以下を参照)を決定する上で重要な役割を果たします。重要な結果は以下のようにまとめることができます: デューティサイクルを増加させるとリップルは減少しますが、出力電圧を入力電圧に近づけることにもなります。 PWM周波数を上げるとリップルは減少しますが、これによりMOSFETでの 熱放散が増加します。ただし、これには注意点があります。エッジレートが速いPWM信号を使用すると、高いPWM周波数からの損失が減少します(再度、下記参照)。 より大きな入力電圧を使用するには、リップルを許容レベルに減少させるためにより大きなインダクタを使用する必要があります。一般的に、リップルを減少させるためにはより大きなインダクタを使用します。 PWM立ち上がり時間が重要な理由 インダクタは、出力電流上のリップルを生成し、同時に抑制する役割を担っていますが、これは上記のガイドラインを使用して設計で設定できる設計目標とすることができます。しかし、インダクタが制御できないスイッチングレギュレータのいくつかの重要な側面があります: スイッチング要素からの放射EMI:このトランジスタからのスイッチングノイズは、下流回路にいくらかのノイズを誘導することがあります。 スキン効果による熱損失:これはインダクタの幾何学的形状の機能であり、インダクタンス値ではありません。インダクタがより大きな断面積と高い熱伝導率を持っている場合、インダクタからの熱がより高い速度で放散されます。 トランジスタの熱損失:トランジスタは、スイッチングと調整中に最も多くの熱を発散します。しかし、より速いエッジレートを使用することで、この熱損失を抑制できます。なぜなら、MOSFETがPWM振動の間により完全にオフに切り替わるからです。