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PCB設計とCADソフトウェア：あなたの設計を支配するものを知る Thought Leadership PCB設計とCADソフトウェア：あなたの設計を支配するものを知る 時々、「法の支配」というフレーズが、国がどのように統治されるかについての会話の一部になります。13世紀のマグナ・カルタにまで遡るこの「法の支配」は、平和で公正な社会の発展と、基本的人権の必要性について語っています。「法の支配」の下で生活する個人は、 法の下の平等 法の透明性 独立した司法と 法的救済へのアクセスを享受します。 統治のためのルールがなければ、一貫性の欠如によって混乱が生じるのを目の当たりにするでしょう。PCB設計においても同じことが言えます。電気的および設計ルールの確かな基盤がなければ、異なる周波数で動作するデジタル信号とアナログ信号の狂乱がノイズになってしまいます。スマート食器洗い機が10軒中9軒の家庭で放つ信号がスパイ衛星によって検出されるような、騒がしい回路で満たされた世界はあまり快適とは言えません。 PCBを設計するためにCADソフトウェアを使用するとき、電気的ルールがボードレイアウトプロセスを支配します。たとえば、コンポーネントを配置した後、トレースが回路図と一致するように、また、設計が信号完全性、RF、およびEMC設計ルールを遵守するように、電源、グラウンド、および信号トレースをルーティングする必要があります。 空気中には電気があります 一部のルールはどこでも明らかですが、コンピュータの周りに立っている間にPCB設計に速度制限を適用するのはそう簡単ではないかもしれません。PCBにおける一般的な電気的ルールには、 クリアランス ショートサーキット 未配線ネット 未接続ピン 未塗布ポリゴン クリアランス：PCBトレース間の正しい距離がないと、フラッシュオーバーが発生する可能性があります。クリアランスは、銅層上の任意の2つのオブジェクト間で許可される最小のクリアランスを定義します。アメリカ合衆国では、UL 60950-1標準が、バッテリー駆動およびAC駆動の情報技術機器のための許可される最小のPCB間隔を提供しています。標準文書内の表は、作業電圧、汚染度、PCB材料グループ、およびコーティングの観点から、トレースのクリアランス距離を指定しています。 ショートサーキット：PCB設計のコンポーネント密度を増やすことは、ショートサーキットの環境を構築します。多くの場合、設計では密度の問題に対処するために、より小さいコンポーネントパッドを使用します。しかし、小さいパッド間の狭い距離は、 はんだブリッジが形成される可能性があります。小さいパッドの使用は、トレースルーティングにも問題を引き起こし、それが結果として接続を混雑させ、はんだ接合に影響を与えます。これらの条件のいずれかが、ショートサーキットの環境を作り出す可能性があります。 電圧と電流が従うべき多くの法則があります。 未配線ネット：ボードのアウトラインを作成した後、PCB設計プロセスは部品の配置と設計デバイスのフットプリントの設定に移ります。配置された各部品のピンは、設計を完了と呼ぶ前に接続する必要があります。
OnTrack Newsletter March 2018 OnTrack Newsletters OnTrack Newsletter March 2018 On Track Newsletter 2018年3月 第1巻第12号 Altium® OnTrackニュースレターの3月号をお届けします。今月は、非常にためになる内容となっております。ぜひお読みください! 「少女のように設計」では、PCB製造のベテランでありフレキシブル回路の専門家でもある、OMNI PCBの Tara Dunn氏にインタビューして、フレキシブルおよびリジッドフレキシブル回路のコストドライバーについての見識をお聞きしました。 「次世代の設計者」では、最高性能の車を作り出したオーストラリアのニューサウスウェールズ大学、Sunswiftソーラーカーチームにお話をうかがいます。 OnTrackビデオシリーズでは、David Marrakchiが担当して、DFMの主な基本事項と収益向上の方法について説明します。 続いて、頭脳食では、興味深い3つのトピックをご紹介します。Tara Dunn氏の記事で理解した内容を深める、フレキシブル回路の設計についても取り上げます。そして最後に、地域ニュースをお届けいたします。 OnTrackがAltiumブランドの仲間として成長を続ける中、Altiumは、興味深く役に立つコンテンツを提供する新しい方法と、読者の皆様が設計者として活躍を続け、ソートリーダーから多くを学び、成長する助けとなるリソースを継続的に模索しています。その目標を実現するため、Altiumは、 OnTrack Podcastのリリースをお知らせします。これにより、各テーマの専門家、ソートリーダー、熟練のPCB設計者や技術者のお話をお届けします。定期購読をご案内いたします。関心をお持ちのテーマをお知らせください。 これまで同様、読者の皆様からこのニュースレターに関するフィードバックをお待ちしておりますので、
手動PCBプロトタイピング マニュアルプロトタイピングのための設計と制約を解放する 手動プロトタイピングと手作業による組み立てのためのPCBを設計する方法を学びましょう。
Altium Designerの回路図チュートリアル: The Journey of a Thousand PCBs PCB回路図の作成方法 | Altium Designer PCBレイアウトの作成には重要なステップがあります。それは回路図の作成です。いろいろな選択肢があるので圧倒されるかもしれませんが、心配しないでください。ポケットに何十年もの経験がある場合でも、設計やエンジニアリングのキャリアを始めたばかりでも、PCB設計は回路設計から始まります。以下は、Altium Designerの回路設計チュートリアルで、コンポーネントへのアクセスから回路へのコンポーネントの配線まですべてをカバーしています。 Altium Designerによる基本的なオーディオアンプ用のPCB回路図チュートリアル まだ学習中の方は、比較的簡単な回路で作業するのがよいでしょう。今回の回路設計は、LM386 ICを使った非常にシンプルなアンプをベースにしました。このコンポーネントは、低出力デバイスでのオーディオ再生用に設計されており、回路図エディターでの作業は非常に簡単です。最終的にどのようになるのかを理解していただくために、以下に完成した回路図の画像を示します。 Altium Designerで設計したシンプルなオーディオアンプの最終的な回路図 この完成した回路図を念頭に、このAltiumチュートリアルでアイデアから完全なPCB回路図を作成する方法を見ていきましょう。 ステップ 1: 新しい回路図を開く 最初のステップでは、 新しいPCBプロジェクトを作成します（まだ作成していない場合）。新しいプロジェクトを作成するには、[ファイル] > [新規] > [プロジェクト] > [PCBプロジェクト]
レイヤーを剥がしてみる：電子PCBスタックアップ Thought Leadership TRANSLATE:

レイヤーを剥がしてみる：電子PCBスタックアップ グランドキャニオンを訪れたときに最初に気づくことの一つは、その信じられないほどの景色です。異なる色の岩や鉱物の層を通して、誰もが見ることができる歴史が刻まれたキャニオンの壁は本当に感動的です。何年もかけても、その層状の岩面に住んでいる、または住んでいたすべてのつながり、材料、生き物を発見することはほとんど不可能でしょう。 私が情熱を持っていることに物事を結びつけるのをやめるのが難しいので、グランドキャニオンは、外層にあるガラス繊維、はんだマスク、その他の仕上げコーティングを持つプリント基板を思い出させました。電子PCBは複雑であり、必要な複雑さを満たすために十分な層を使用する必要があります。そのサイズにもかかわらず、PCBはグランドキャニオンの岩の層と同じくらいの深さと相互接続性を持っているように見えます。 プリント基板の層の決定 PCBでは、ルーティング、トレース、ビアの間に内部層がありますが、銅面と銅面の間には、ファイバーグラスや類似の材料などの保護層もあり、これらはコアとプレプレグと呼ばれる層を形成します。コアは最も厳密な制御の下で製造され、電気信号の誘電率を指定してデカップリングし、設計からノイズを排除するために使用されます。プレプレグは制御が少なく、代わりに必要に応じてPCBの厚さを変えるために使用されます。 プリント基板の層は、設計を実現するために必要な銅の量に基づいて進化します。エンジニアは、コンポーネントとトレースの密度と量を研究して、必要な層の数を決定します。 次のステップでは、重要な信号を特定し、その性能を最適化するために配置する必要がある場所を決定します。これにより、コアの厚さ、トレースの配置と厚さ、およびの理想的な位置が確立されます。製造のための材料は、設計プロセスのこの段階で念頭に置かれる必要があり、設計が製造可能であり、コストを最小限に抑えることを確認する必要があります。 層を使用してスタックを構築し、全体的な構造を定義する レイヤーを使用して スタックを構築し、その後にトレースを配置できます。各レイヤーは、銅、プレプレグ、またははんだマスクとして視覚化および定義できます。プレプレグ材料は、その電気的および製造特性の両方に基づいて選択されるほか、設計のための信頼性および安全性部門の要件を満たすためにも選択されます。 この時点でビアの位置と配置が行われ、ビアの電流容量要件に応じためっきが施されます。設計にブラインドビアが必要な場合、これらはPCB内の適切な位置に含まれます。 レイヤーを計画し、積み重ねる方法を知ることで、より良いPCBが得られます。 スタック内でのPCBの構築を続ける 回路図からレイアウトへのコンポーネントを取り出し、設計を最適化する位置に仮想プリント基板上にコンポーネントを配置できます。これに続いて、設計内のコンポーネント間やコネクタ、テストポイントへのトレースを追加します。 部品が多ければ多いほど、トレースも増えます。トレースが増えるということは、銅と層が増えるということです。同じ方向に進むトレースは、衝突を避けるために異なる層に配置されることがあります。私は、互いに知り合っていても、通信しているか、隔離されているかにかかわらず、近くにあるが別々の岩の層内の異なるアリのコロニーを想像するのが好きです。 コロニーは、互いに訪問するために平面間にトンネルを掘って合流することがあります。プリント基板では、 ビアを使って同じプロセスが行われます。銅のトレースが他のトレースからの干渉なしにプリント基板を横切る必要がある場合、トレースが基板の別の平面を横切って続行できるように、ビアが基板に設計されます。 設計ソフトウェアの賢いツールを使用すると、設計プロセスが容易になります。 設計のすべてのステップをガイドする ボードレイアウト機能を探している場合は、ツール内の要件を定義するための設計ルールシステムを備えた ビジュアルレイヤースタックマネージャーを試してみてください。各層は、銅、プレプレグ、またははんだマスクとして視覚化および定義されることがあります。プレプレグは、その電気的および製造特性のためだけでなく、設計の信頼性と安全性部門の要件を満たすためにも選択されることがあります。
産業用エアドライヤーの設計には安全への鋭い目が求められる Thought Leadership 産業用エアドライヤーの設計には安全への鋭い目が求められる 学生時代の初期、私は怠け者で忘れっぽかったです。すべてのことを先延ばしにして、学校の靴を洗うことさえもです。時間に追われて、よく古い冷蔵庫のラジエーターコイルの下で靴を乾かしていました。もちろん、それで母からの叱責を免れることはありませんでした。 私が最初に手がけた産業用電子機器の設計では、靴を乾かす以上のことをしました。地元の乳製品加工工場のために、インテリジェントなエアドライヤーのコントローラーを設計しました。製造業、特に産業用エアドライヤー業界に新しく、ハードウェア設計において安全性が最優先事項であることを学びました。 適切なソフトウェアを使用し、ハードウェアを設計する際に直面する課題や制約を常に自分自身に思い出させることで、エアドライヤーや電子機器の環境に必要な任意のハードウェアも構築できます。 産業用エアドライヤーとは何か？ 私たちが呼吸する一般的な空気には、製造プロセスを腐食させたり影響を与えたりする可能性のある水蒸気の割合が含まれています。食品加工が関係している場合、汚染の原因ともなります。 産業用エアドライヤーは、製造エリアに入る前に空気が蒸気を含まないようにします。 再生型吸湿乾燥機は、吸湿ビーズを使用して空気中の水分を吸着する工業用乾燥機の一種です。これは、空気が一方のタワーにある間に、もう一方のタワーで吸湿剤が再生されることによって行われます。これは一定期間行われた後、空気が二番目のタワーに切り替えられます。 工業用エアドライヤーコントローラーの設計 複雑なアルゴリズムを含む商用電子機器の設計に慣れているハードウェア設計者にとって、工業用エアドライヤーコントローラーは単純に見えるかもしれません。結局のところ、それはマイクロコントローラーに接続された一連のリレー出力とアナログ入力に過ぎません。しかし、エアドライヤー設計における隠された懸念を過小評価すると、安全リスクにつながる可能性があります。 安全性は工業用エアドライヤーコントローラー設計の優先事項です バルブの制御 ハードウェアで制御する必要があるバルブは少なくとも4つあります。設計者の観点から、これらは単純なリレー出力です。しかし、設計者が理解する必要があるのは、タワー内の空気の圧力が非常に高く、バルブの切り替えを誤ると、機器が爆発する可能性があるということです。 リレー出力設計には、あなたの全注意を要求する二つの重要な点があります。一つは、エアフローが一つのタワーから別のタワーに切り替えられるときです。第二のタワーのバルブが第一のタワーのバルブが閉じる前に開かれることが重要です。これは、空気が流れる場所がないときに空気圧が急激に上昇するのを防ぐためです。 ハードウェア設計者はファームウェアのアルゴリズムをほとんど制御できませんが、リレー信号が電気的干渉から保護されていることを確認することができます。高周波トラックから信号を遠ざけることに加えて、マイクロコントローラが短期間でも未定義の状態に入ったときにバルブが開くように、リレー信号をプルアップまたはプルダウンすることが最善です。 正確なパラメータ値の取得 産業用エアドライヤーには二つの重要なパラメータがあります。コントローラは、いずれかのタワーで空気が吸着されているときに、圧力と露点を定期的に監視する必要があります。タワー内の空気圧は、再生バルブが閉じているときにその定格最大値を超えてはなりません。機能的なエアドライヤーは、吸着プロセス中に 露点が望ましい値まで下がるべきです。 これらの値は通常、産業用センサーによって監視され、アナログデジタル変換（ADC）を通じてコントローラーによって読み取られます。産業環境でアナログ信号を扱うことは、設計者にとって課題を増加させます。工場の電気環境は、電気干渉を引き起こすことで悪名高いことがよくあります。 PCB内でアナログ設計のベストプラクティスに従うことが重要です。トラックは、高速デジタルまたは電源トラックから分離される必要があり、安定したセンサー読み取りを提供するためにアナログコンポーネントの下に 別のグラウンドプレーンを配置する必要があります。コントローラーが空気圧の異常な増加に気づかないようにしたくありません。