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Altium Designerの概要アルティウムは、1984年の創業以来、優れた機能とユーザーインターフェイスを備えたPCB設計ツールを提供し続けています。1991年には、MS-DOSからWindowsベースへの移行を果たし、1999年には、回路図エディタとPCBレイアウトツールの統合化を実現しました。そして、2003年、統合環境は今ある形のDXPプラットフォームに移行し、現在のAltium Designerでは、64ビット環境に最適化されたX2プラットフォームに進化しました。この間、Altium Designerは機能の強化が進み、現在では基板設計プロセス全域をカバーする業界標準ツールとして、多くの回路設計者に支持されています。そこで、今回はAltium Designerの導入を検討されている方や、これから運用を開始される方のために、Altium Designerの概要を紹介します。プリント基板の一連の設計プロセスを包括的にサポートプリント基板を作成する場合には、まず、回路を設計して、それを回路図に展開します。この作業には、回路図エディタを用います。そして、その回路データをPCBレイアウトツールに転送し、部品(フットプリント)の配置と配線を行い、この作業が終われば、基板の製作に必要なCAMデータを抽出します。また、この一連の設計工程では、ライブラリの準備やルールチェック、シミュレーションなど、さまざまな作業が必要になります。 Altium Designerは、これらの一連の工程に必要な機能を全て備えており、よほど特殊なものでない限り、他のツールの力を借りることなく設計を終える事ができます。ルールベースのインテリジェントな機能により、設計者の負担が軽減 Altium Designerでは、最大48層までの多層基板の設計が可能です。加えて、IVH(埋め込みビア)やビルドアップ工法がサポートされており、高速・高密度が要求される最先端のデジタル基板の設計が可能です。しかし、その一方で、技術の進化と共に設計者に求められるスキルや作業量は増え続け、ツールよるサポートが不可欠になってきています。そこで、Altium Designerには設計者の負担を軽減する、多くのインテリジェントな機能が備えられています。その代表的なものに、デザインルール機能があります。豊富なパラメータと柔軟なスコープ(対象の指定)によってルールを緻密に設定する事ができます。そして、このルールによって常にレイアウトが監視されるため、設計者は違反を気にすることなく設計作業に集中する事ができます。さらに、このデザインルールはルーム機能使って、エリアごとに設定する事もできます。また、デザインルールは違反の検出だけでなく、自動機能をコントロールするためのパラメータとしても使用されます。例えばインタラクティブ配線時には、接続先までのルートの候補が示されます。これはデザインルールで設定された線幅やクリアランス値に基づいていて計算された最適ルートであり、設計者は試行錯誤する事なしに、最小限のクリックで接続を終える事ができます。さらに、高速回路に特化したルールベースのインタラクティブな配線機能が幾つも用意されており、これらによって設計者の負担は大幅に軽減されます。シミュレーション

Altium Designer SE - 回路設計者のもう一つの選択肢 Altium Designerには、PCBの編集機能が省かれたAltium Designer SEがラインナップされています。"SE"とはSystem Editionの略であり、PCBレイアウトを自分自身では行わない回路設計エンジニアのニーズを満たす、安価で便利なツールです。そこで、今回はこのAltium Designer SEのコンセプトと機能を紹介したいと思います。 PCB機能を、回路設計者に必要な機能だけに制限 Altium Designerを紹介する時には、「回路図の作成からPCBレイアウト・CAM出力までに必要な機能が全て統合されています」と説明します。すると、「１人で何から何まで設計するわけでは無いので、そんなに多くの機能は要らない」という反論をいただく場合があります。特に、PCBレイアウトを外部に委託しているような場合には、PCB機能は要らないと考えるのは当然の事です。しかし、自分で基板を設計しなくても、PCB機能が欲しくなる場合が多々あります。例えば、部品配置に重要な制約がある場合、それを指示書で伝えるよりも、そこだけ自分で配置してしまった方が手っ取り早くて確実です。また、誤り無く設計されているか否かを詳しく調べたり、PCBデータを製造用のドキュメントに利用したりする場合があります。このような場合、PCB機能を持つAltium Designerがあれば便利です。しかし、Altium Designerで回路図を描いている最中には、本人はおろか、他の設計者もそのPCB機能を利用する事ができません。また、回路設計者に必要なPCB機能はほんの一部に限られており、Altium Designerは「オーバースペックで回路設計者には使いきれない道具」である事も事実です。そこで、PCB機能を制限して価格を抑えたのが、この”SE”バージョンです。 Altium Designerから省かれた機能と残された機能 Altium

Altium Designerにおける高速PCB設計のガイドラインとテクニック高速PCBのレイアウトとルーティングは複雑であり、多岐にわたる考慮が必要です。重要な高速レイアウト技術とルーティングガイドラインには、伝送線上のトレース幅からグラウンドプアのクリアランス、リターンパスの追跡、定義された特性インピーダンスなど、設計に関わるあらゆるものが含まれます。シンプルな設計ソフトウェアパッケージでは、これらの制約を一度にすべて扱うことはできず、回路基板設計者はすべての相互接続を手動でチェックし、エラーが特定されたときにレイアウトの再作業に何時間も費やす必要があります。 Altium Designerは、あらゆる電子製品を扱うために構築された唯一の設計アプリケーションです。設計チームは、高度なツールセットを単一のアプリケーションで使用して、信号の整合性を確保するための最適な高速PCB設計ガイドラインを迅速かつ簡単に実装できます。PCB設計者は、高速PCBレイアウトの作成には多くの計算、測定、および設計ルールへの遵守が必要であることを知っており、Altium Designerはこれらの重要なタスクの多くを自動化するのに役立ちます。設計プロセスを合理化し、信号の整合性を犠牲にしたくない場合は、次の回路基板でこれらの高速PCB設計技術と高速ボード設計ガイドラインを実装することを確認してください。 ALTIUM DESIGNER^® プロの設計者とPCB製造業者のための業界最高の電子設計およびシミュレーションアプリケーション。今日の最先端の電子機器は、以前よりも高速で動作し、より高密度に配置され、より正確なルーティングが求められています。高速設計に対する期待は、将来、さらに高い能力を持つことが求められ、設計者はその設計が適切に機能するように、最適な高速PCB設計ガイドラインとルーティング実践を実施する必要があります。インピーダンス制御、リターンパス計画、高周波EMIなど、設計の重要な側面は、高速PCBレイアウトでの出発点に過ぎません。高速回路基板のレイアウトには多くの要件がありますが、適切な設計ソフトウェアを使用することで、これらの要件を設計ルールとして指定できます。これらのルールは、コンポーネントを配置し、高速伝送線をルーティングする際に適用されます。Altium Designerは、高速回路基板が要求される通りに動作し、業界基準に準拠していることを保証する理想的なPCB設計ソフトウェアパッケージです。高速PCBレイアウトと設計とは何か？すべての高速PCBには、エッジレートが速い信号があり、これは様々な信号のパワースペクトル密度が高GHz範囲にまで及ぶことを意味します。高速PCB上のこれらのコンポーネントは迅速に切り替わり、適切にルーティングされていない場合、大きなEMIを発生させる可能性があります。したがって、レイアウト、ルーティング、リターンパスの計画、特性インピーダンスの計算、および多くの他の要因が、これらの設計の安定性と整合性を決定します。レイアウトとルーティングにおける重要な高速PCB設計ガイドラインのいくつかを以下に示します。これらのガイドラインは、レイアウトとルーティング中の信号整合性を確保するのに役立つだけでなく、クロストーク、放射、およびインピーダンス不連続のようなEMI問題を防ぐのにも役立ちます：グラウンドプレーン、パワープレーン、およびスタックアップ：PCBスタックアップが高速伝送線の下に均一なグラウンドを持ち、グラウンド/パワープレーンのギャップを越えてルーティングしないことを確認してください。特性インピーダンス：高速インターコネクト上で特性インピーダンスと入力インピーダンスが特定の値を持つように、伝送線の特定のトレース幅を強制する必要があります。伝送線間隔：PCB上のトレース間に十分な間隔を強制し、重大なクロストークを防ぎ、信号が受信機でノイズマージンを超えないようにする必要があります。電力整合性：高速コンポーネントに電力を供給するPDNの部分について、電源層とグラウンド層を隣り合わせに配置し、過度なリンギングを防ぎます。バスと差動ペアのルーティング：並列バスと差動ペアにおいて、重要な信号間のスキューを最小限にするために、タイミングマッチングを強制します。コンポーネントの配置：PCBレイアウトにおいて、すべての重要な信号が最小限のレイヤー遷移でルーティング可能なように、重要な高速コンポーネントを適切に配置してください。この一般的なガイドラインのリストは、高速PCBレイアウトで一般的な信号整合性の問題に陥ることがないようにするのに役立ちます。最高のPCB設計ソフトウェアを使用すると、これらの要件を設計ルールとしてプログラムして、複雑なレイアウトが信号整合性を維持することを保証できます。

完全な電源フィルタ設計とシミュレーションガイド電源用のPCBは、高速ネットワーキング機器や複雑な組み込みシステムを設計するのと同じくらい難しい場合があります。これらの回路基板の設計では、特に高電圧や電源の出力に達する高電流を扱う場合に、さまざまな挙動や安全要件を考慮する必要があります。電源PCBに関わる安全基準に加えて、コンポーネントの選択は、過度のノイズ、リンギング、および発熱を伴わずに望ましい電力出力を提供できるようにするために重要です。適切なCADツールとコンポーネント調達機能を使用すれば、電源設計にコンポーネントを簡単に見つけて追加することができます。その後、基本的な業界標準（ESD、電流および熱管理、安全性など）に準拠していることを確認しながら、迅速にレイアウトを作成できます。電源PCB設計に関する重要なガイドラインと、どのようにして ALTIUM DESIGNER^® プロの電源設計者向けの業界最高の電子設計およびシミュレーションアプリケーション。フィルターは、単純な機能を持つ非常に重要な回路です：望ましい電気信号から一部の周波数成分を除去します。電源のノイズ除去および電力調整要素として、電源に使用されるフィルターは通常、負荷に直流を通過させるように設計されたローパスフィルターです。これらのフィルターは、電源の入力または出力ラインから共通モードノイズを除去するチョークでもあり得ます。これらが非常に重要であるため、電力エレクトロニクスの設計者は、電源用のフィルターを設計、評価、および構築するために、シミュレーションおよびレイアウトツールを必要とします。フィルター回路は、任意の電子システムのノイズを制御するために基本的ですが、単純なフィルター回路であっても機能性を評価する必要があります。フィルター設計に必要な電力システムエンジニアの基本的なツールには：フィルターコンポーネントを選択し、フィルターデザインを構築するための回路設計および回路図作成ユーティリティ電気機能を評価するための統合SPICEシミュレーションパッケージ PCBフットプリントを空の回路基板レイアウトにインポートするための統合された回路図キャプチャ機能主要なディストリビューターの部品と調達データを見つけるのに役立つコンポーネント調達機能 Altium Designerのこの完全なツールセットを使用すると、電源フィルターの設計がはるかに簡単になり、単一のアプリケーションで完了します。低ノイズで望ましい電力出力を持つ設計を確実にするために、電源フィルター設計のためのこれらのガイドラインに従ってください。電源フィルタートポロジーと設計戦略フィルター設計は、システムから除去する必要がある特定のノイズタイプを考慮して進められます。電源設計では、フィルター回路で除去する必要がある4つの一般的なノイズタイプを考慮する必要があります。これらのノイズ源とそれらを排除するために使用されるフィルタートポロジーは、以下の画像で要約されています：ノイズ源フィルター戦略入力電源ラインからの広帯域伝導EMI 入力におけるローパスフィルターとコモンモードチョーク出力ステージに到達し、負荷に伝達される伝導EMI

パワーエレクトロニクスPCB：最高のECADソフトウェアで電源PCBの設計とシミュレーションを行う電源用のPCBは、高速ネットワーキング機器や複雑な組み込みシステムを設計するのと同じくらい難しい場合があります。これらの回路基板の設計では、特に高電圧や電源の出力に達する高電流を扱う場合に、さまざまな動作や安全要件を考慮する必要があります。電源PCBに関わる安全基準に加えて、コンポーネントの選択は、過度のノイズ、リンギング、発熱を伴わずに所望の電力出力を提供できるようにするために重要です。適切なCADツールとコンポーネント調達機能を使用すれば、電源設計にコンポーネントを簡単に見つけて追加することができます。その後、基本的な業界標準（ESD、電流および熱管理、安全性など）に準拠していることを確認しながら、迅速にレイアウトを作成できます。電源PCB設計に関する重要なガイドラインと、 ALTIUM DESIGNER^® 業界最高のシミュレーションおよびレイアウトツールを備えた統合電源PCB設計パッケージについて、さらに読み進めてください。家電製品、産業システム、コンピュータ、精密測定機器など、多くのシステムは、統合された電源ユニットまたは外部電源ユニットから安定した電力を必要としています。電源ユニット用のPCBは、熱管理、EMIおよびノイズ、安全性など、多くの設計要件のバランスを取る必要があります。これらの要件をすべて満たすことは、特に適切な設計ソフトウェアがない場合、難しいことがあります。電源で使用されるさまざまな回路も非常に複雑であり、多くのコンポーネントや設計の検証にシミュレーションが必要です。電源PCB設計者は、重要な設計および安全要件を遵守しながら仕事を行うために、完全な設計ツールセットを必要とします。基本的な要件を満たす設計を確実にするために、安全で高効率な電源用PCBを構築するのに役立つ重要な設計ガイドラインをいくつかまとめました。適切な設計ガイドラインに従い、最高のPCBレイアウトソフトウェアを使用すれば、大規模に製造可能なメタルコアPCBを作成できます。これらのガイドラインに従って、メタルコアPCBが製造可能であり、基本的な業界標準に従っていることを確認してください。電源PCBのための重要な設計基準電源PCBに適用される業界標準は多岐にわたり、IPC標準からその他の業界特有の標準まであります。電源がESDや導体の過度な温度上昇を経験しないようにするための基本的なIPC標準には、次の2つがあります： IPC-2221：この一般的な設計資格標準は、クリープ距離とクリアランスの要件を指定することにより、電源設計に適用されます。これらの要件は、表面層の露出した導体間および内部層の導体間でのESDを防ぐことを目的としています。 IPC-2152：この標準は、導体の電流運搬能力に適用され、導体の温度上昇を制限することを意図しています。この制限は、表面層および内部層のポリゴン、銅の注ぎ込み、電源プレーン、および電源レールのサイズを決定するために使用されるべきです。信頼性を管理する他の重要なIPC標準には、IPC-6012やIPC-A-600があり、これらは電源設計をクラス2またはクラス3として分類する場合があります。UL/IEC標準も、さまざまな製品に安全要件を指定するために、複数の業界で重要です。完全なCADパッケージが標準に沿った設計を支援しますあなたの電源用のPCBレイアウトには、ポリゴン設計、信号層と平面層の定義、電源レールの作成など、さまざまなCADツールが必要になります。Altium Designerのようなアプリケーションで最高のCADツールを使用すると、熱負荷を散逸させ、温度を低く保つために設計にヒートシンクを配置することもできます。あなたの電源PCBは、電力変換および調整中にさまざまな電圧をサポートします。導体のクリアランスについてIPC-2221標準に従う設計ソフトウェアを使用してください。高電圧設計におけるIPC-2221標準に基づく設計についてもっと学びましょう。 PCBレイアウト内の導体が過度の温度上昇を経験しないように、IPC-2152標準に従ってください。 PCBレイアウトで導体のサイズを決定し、温度上昇を低く保つ方法についてもっと学びましょう。