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マルチシートデザインの要点 マルチシートデザインの要点 回路の規模が大きくなると、回路図が一枚のシートに収まらなくなります。シートサイズを大きくして、一枚に詰め込でしまうという手もありますが、それにも限りがありますので、一つの回路図を複数のシートに分けて描く事が必要になります。これをマルチシートデザインと呼びます。 このマルチシートデザインには「平面構造」と「階層構造」の2種類があり、シートの枚数を増す事によっていくらでも大きな回路図を描く事ができます。そこで今回は、このマルチシートデザインを用いる際に、押さえておかなくてはならない基本事項をまとめてみました。 平面構造と階層構造 平面構造のマルチシートデザインは、複数の回路図シートが対等に横並びしているだけのもので、各回路図間の接続が別の回路図で示されている訳ではありません。この為、それぞれの回路図シート間の接続は、各シート内に置かれたネット識別子に基づいて行われます。また併せて、接続を成立させるための条件として[プロジェクトオプション]内の[ネット識別範囲]の設定が参照されます。 この平面構造は、回路図シートの数が増えるに従って全体像がつかみにくくなるため、大規模な回路には向きません。よって、この平面構造の利用は、「予期せず１枚に収まりきらなかった場合の対処法」くらいに留めておいた方が良いでしょう。 一方、階層構造のマルチシートデザイン(以下、階層回路図と呼ぶ)はその名のとおり、階層化された複数の回路図シートで構成され、上層の回路図(親回路図)は下層の回路図(子回路図)間の接続を規定します。この階層回路図の上層の回路図は、ブロックダイアグラムのようなものであり、目視での全体像の把握にも便利です。またこの階層回路図は、回路内に論理記述が含まれているような場合にも有用です。 ざっと見渡してみてもこの階層回路にデメリットは見当たらす、現在ではこれが最も一般的な回路図構造として広く利用されています。 トップダウン設計とボトムアップ設計 既存の回路図を利用せず、全ての回路図を一から作成するような場合には、まず階層の最上位の回路図を作成し、それをブロックダイアグラムとして利用しながら下層の回路設計を進めます。これをトップダウン設計と呼びます。 しかし、通常、企業内には多くの技術資産が蓄積されており、検証済の回路を再利用できる場合があります。例えば、電源部などは設計済のものを使いまわす事が多いはずです。このような場合、既存の回路図シートを子回路図とし、そこから階層の上位に向かって設計を進めます。その時、この上位の回路図に配置するシートシンボルを、子回路図から自動的に作成する事ができます。 このように、下層の回路図から上層に向かって作業を進める設計方法を、ボトムアップ設計と呼びます。Altium Designerにはデバイスシートやマルチチャンネルデザインなど、回路図を使いまわす為の機能が豊富です。また論理記述を混在させる事もでき、これらはボトムアップ設計でよく利用されます。 ネット識別子と優先度の設定 回路図にはネットラベル、パワーポート、ヒドゥンピン、ポート、シートエントリなどのネット識別子によってネット名が与えられ、そのネット名が一致している箇所が全て接続されます。しかし、異なるネット名を持つ配線どうしを接続したい場合も出てきます。特に、既存の回路図を再利用する場合には、このようなケースが多発します。この場合には、シートエントリに与える名称を一致させる事によってネット名を統一し、同一ネットとして接続する事ができます。なおこれを行う場合には、[プロジェクトオプション]の[ネットリストオプション]にある[ネット名にシートエントリ名を使う]に、チェックが入っていなくてはなりません。 基板設計CADのAltium Designerでは使用できる回路図シートの枚数に制限は無く、マルチシートデザインを用いると、限り無く規模の大きい回路図を作成する事ができます。さらに、マルチシートデザインの利用に役立つ便利な機能も、数多く用意されています。マルチシートデザインでは、これらの機能を有効に活用する事に加え、的確なプロジェクトオプションの設定が重要になります。 今すぐ Altium Designer の無償評価版をリクエストして、世界最高のPCB設計ソリューションをお試しください！
部品ライブラリとその活用法 部品ライブラリとその活用法 基板設計CADを能率よく使うためには部品ライブラリを充実させ、設計に必要な部品をいつでも取り出せるようにしておく事が重要です。このため、部品ライブラリの構築は継続的に取り組まなくてはならない重要な課題であり、Altium Designeにはこれをサポートする様々な機能が用意されています。 しかし、CADの導入直後にはライブラリ環境が整っておらず、既存のライブラリから部品を探したり、新規に部品を作成したりする事に手間取りがちです。ツールの操作に不慣れな段階でのこのライブラリの準備は大変骨の折れる仕事です。そこで、今回は、CADを使い始めて間もない方々の負担を軽減する為に、Altium Designerの部品ライブラリの概要とその利用方法を紹介したいと思います。 統合ライブラリと個別ライブラリ 何よりもまず、Altium Designerのライブラリの構造を知っておかなくてはなりません。 Altium Designerでは統合ライブラリが用いられます。この統合ライブラリとは、回路図シンボルにPCB(フットプリント)や回路シミュレータ、伝送線路解析用のモデルライブラリ、3D表示用のライブラリをリンクさせ、一つのファイルにまとめたものです。統合ライブラリでは複数のライブラリファイルが一つに合体した事で、ファイルの管理やデータの受け渡しが簡素化されました。 この統合ライブラリは、事前に用意された個別のライブラリをコンパイルする事によって作成します。作成された統合ライブラリは、[Components]パネルから回路図やPCBに配置する事ができます。ただし、この統合ライブラリでは属性の編集が可能ですが、回路図シンボルやPCBフットプリントそのものを編集する事はできません。このため、これらを編集したい場合には、逆コンパイルによってソースライブラリ(個別ライブラリ)に戻さなくてはなりません。 ライブラリを利用するための手順 まず、使用したい部品が含まれているライブラリを登録します。これには、[Components]パネルを使用します。登録に際しては事前に、ライブラリファイルが保存されている場所を確認しておく事が必要です。 なお、Altium Designer をデフォルトのままインストールした場合には、部品ライブラリは[C:\ユーザ\パブリック\パブリックのドキュメント\Altium\AD20\Library]に保存されます。また、[Components]パネルでは、目的の部品がどのライブラリファイルに含まれているのか？を検索して見つけ出す事ができます。 この登録が終わると、ライブラリから部品を呼び出し、回路図上に配置できるようになります。 部品ライブラリの入手 回路図を完成させる為には、回路を構成する全ての部品を用意しなくてはなりません。この部品は、ライブラリエディタで作成する事ができますが、Altium Designerから提供されている統合ライブラリを使用する事により作成の手間を省く事ができます。Altium Designerのインストール時には一部のライブラリしかインストールされまんが、これ以外にも多くのライブラリが提供されており、
タイトルブロックに迷わない為に タイトルブロックに迷わない為に 回路図を作成する場合には、新しい回路図シートを開き、そのシート上にオブジェクトを配置して行きます。しかし、それだけで回路図が完成する訳ではなく、対外的なリリースに必要な図面情報をタイトルブロックに記入しなくてはなりません。 しかし、このタイトルブロックの内容はワークスペース上で直接編集する事ができません。また、基板設計CADのAltium Designerは、テンプレートによるカスタマイズ機能を備えており、使い始めには、その多様性に戸惑ってしまう事もあります。 そこで、今回は、このタイトルブブロックの全体像と利用方法についてまとめてみました。 タイトルブロックは通常、図面の右下に配置され、リファレンスゾーンと共に図面枠を構成しています。各項目への内容の記入はプリファレンスパネルを使って行います。また、タイトルブロックは、標準様式のものが予め用意されている他、カスタムテンプレートによって任意の様式のものを作成する事ができます。タイトルブロックはそれぞれの企業や団体によって様式が異なりますが、このカスタムテンプレートによって規定どおりの様式ものを用意する事ができます。 回路図シートの図面枠とタイトルブロックの種類 図面枠はタイトルブロックとリファレンスゾーンで構成されており、その設定はプリファレンスパネルを使って行います。またタイトルブロックは、一般的な様式として[Standard]と[ANSI]の2種類が用意されている他、テンプレートによるカスタマイズも可能です。 タイトルブロックへの情報の記入 タイトルブロックへの情報の記入は[Properties]パネルの[Parameters]ページで行います。テンプレートを利用した場合には、[Parameters]の各項目に入力した文字が即座に反映されます。また、文字のフォントとサイズは、テンプレートのスペシャルストリングに使用したものが適応されます。 テンプレートの編集 テンプレートをカスタマイズする事により、独自の様式のタイトルブロックを作成する事ができます。新規に作成する事もできますが、既存のテンプレートを修正する事により作成の手間を省く事ができます。テンプレートは[.SchDot]の拡張子を持つファイルによって提供されています。そして、回路図エディタにこの[.SchDot]ファイルを読み込むと、回路図編集と同じコマンドを使ってテンプレートを編集する事ができます。 通常、タイトルブロックの外形と記入枠は[Line]で作成しますが、DXFフォーマットで保存されたものを読み込んだり、他のツールからコピーアンドペーストで貼り付けたりする事ができます。 記入枠にはタイトルブロック用として予約済の、スペシャルストリングを配置します。またテンプレートには、[Parameters]の内容も保存されますので、会社名や住所などは、このテンプレートの段階で記入しておくとよいでしょう。 出来上がったテンプレートは、拡張子[.SchDot]で保存すると、回路図シートに割付ける事ができるようになります。 社外から設計を受託するような場合には、複数のタイトルブロックを使いい分ける事が必要になります。このような場合には、シンボルライブラリと共に、共通のリソースとして事前に必要なシートテンプレートを用意しておくとよいでしょう。 今すぐ Altium Designerの無償評価版をリクエストして、世界最高のPCB設計ソリューションをお試しください！
片面基板の設計の要点 片面基板の設計の要点 プリント基板は電子回路の配線手段として登場し、電子部品と歩調を合わせて進化してきました。 1960年代に入りトランジスタが使われるようになると、真空管時代の空中配線に変えてプリント基板が使われるようになりました。そしてその後 IC・LSI が現れ、その進化に合わせて基板の多層化が進みまました。その結果、現在のデジタル機器では当り前のように多層基板が使われるようになりました。 片面基板はプリント基板の原型であり、今では時代遅れなものに見られがちです。しかしまだ役目を終えた訳ではなく、いたるところで使い続けられています。例えば、回路規模が小さく実装スペースに余裕がある家電製品などでは、さほど実装密度を上げる必要は無く、片面基板で充分な場合があります。そして、なによりも片面基板は安価ですので、今後も需要が途絶えるは無さそうです。 そこで今回は、このシンプルな片面基板を取り上げ、設計上の要点を解説したいと思います。 片面基板の特徴と課題 片面基板では、ただ一つの銅箔面で全ての配線を完結しなくてはなりません。片面基板の設計ではこの事によって生じるさまざまな課題を解決しなくてはなりません。 例えば、片面基板では配線を交差させる事はできません。またプリント基板は電子部品間の端子間を接続し回路を形成するという役割の他に、部品を固定するというもうひとつの役割がありますが、片面基板ではこの事に対する特別な配慮が必要になります。 ストレスに耐えうる強度を得るために 片面基板に於いても、両面基板と同等の精度でエッチングや穴加工を行う事ができます。しかし片面基板でよく使用される紙フェノール基板は、両面基板で使われるガラス基板ほどの強度は無く、熱に対しても敏感です。このため、精細な配線パターンを用いると断線の危険性が高まります。 また、スルーホールが形成されませんので、片面に置かれたパッドだけで部品を保持しなくてはなりません。このため、大きなサイズのパッドを使って、穴加工後の箔残りを十分に確保しなくてはなりません。 配線パターンの幅 両面基板ではピン間3本の線幅基準である、0.14mm幅の配線パターンが当たり前のように使われます。しかし、紙フェノールの基材を使う片面基板では、強度が不十分な上に熱による収縮・膨張によって断線が起こりやすくなります。このため、片面基板ではピン間2本またはピン間1本の線幅基準である、0.2mm～0.3mm程度を最小線幅とします。この最小線幅は、基板のサイズや用途を考慮してケースバーケースで決める事が必要ですが、もし0.2mm以下の線幅で配線する場合には、ガラス基板を用いるのが一般的です。 尤も、実際に片面基板が使用されている例を見てみると、1,27mm程度 のグリッドを使って、0.5mm以上の線幅で配線されている場合が多いようです。 片面基板のパットサイズ 片面基板ではスルーホールが形成されない為、部品を半田面のパッドだけで支えなくてはならず、両面基板よりもパッドサイズを大きくしなくてはなりません。小型の抵抗やコンデンサ、ピン数の多いICなどでも、穴径に対して1.0mm以上大きいサイズのパッドを用いて、穴加工後の箔残りを0.5mm程度確保します。 また重い部品や、バッテリーなどの保守性が求められる部品に対しては、穴径 +
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