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信号の反射やミスマッチング [PCB Design]

前出のマイクロストリップラインの曲げの記事にてVSWR=1.1という言葉が登場していました。
無線などではVSWRというのはよく登場していたので1.0に近づけることを気にしていました。
1.0は反射無しなので伝達ロス無しという意味です。
1.1の場合は電圧での反射をxとすると下記の式で計算できますから

VSWR = (1 + x) / (1 - x)

xは0.05ぐらいになります。
(1.05/0.95=1.1)

つまり5%だけ反射波として戻るのでロスしていることになります。

こちらの記事の中盤ではVIAなどの絵柄のある画像があります。
http://ednjapan.com/edn/articles/1510/30/news007.html

「見落としがちな小さなLC成分とリターンパス」という内容ですが
こういう引き回しもよくやるので重要な回路では気にする必要があります。


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チップコンデンサの厚み [Devices]

チップコンデンサは主に村田の製品を参考にして3D化しています。
サイズによってある程度の高さの規格があるようでメーカーが違ってもその高さは同じ場合が
殆どです。

しかし、基準にしている村田の製品がこちらの4番目のコードで高さを別途に指定しています。
http://akizukidenshi.com/download/ds/murata/murata_cap_hinban.pdf

わかりやすいといえばそうなのですが、チップコンデンサのような基本的なものの3Dデータを
沢山作ることとなり、それに対応させるためにPCBCAD側でも同名でフットプリントを作成する
ことになります。

手間だけならいいのですが、種類が増えてしまうので管理が大変になりました。


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高速OPAMP周辺の浮遊容量 [Altium Delphi Script]

高速OPAMPで特性が出ないので入力部分のランドから部品面および半田面のべたGNDを
1mm程度は離すように言われたことがあります。
ポリゴンカットアウトで対応していました。
高速OPAMPは入力インピーダンスが高いのでその近辺のノイズを増幅してしまうから
なのかと勝手に理解していました。

Stray_OP_Ex.png

しかし、トラ技SPにて浮遊容量が0.5PF程度でもf特性の高い部分で落ち込みがでるとの
記載がありました。
毎回、計算するのが面倒なので単純に向き合った導体同士のコンデンサとして計算する
スクリプトを作成してみました。
0.6mmx1.5mmのランドの面積は0.9平方mmということで計算してみると0.022PFでした。
書籍に書かれているものに比べて一桁少ない値でしたが、実際には影響はでなくなり
改善しているのでこの値でも影響がでるのでしょう。
部品面は銅箔厚が断面積となるので部品面のべたの影響は少ないのかもしれません。

Stray_C_Scr.png



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マイクロストリップラインの切り欠き率の続き [Altium Delphi Script]

Altium社のマイクロストリップラインの切り欠き率にはインサイド部分にも数値を入力する
ことが可能です。

通常は使用しないでしょうが、顧客によっては幅W部分を切り欠いた45度の部分でも維持したい
と言われる場合もあるでしょう。

それに対応するためにスクリプトにインサイド部分の切り欠き率をWを維持するように
計算できるようにしました。

以前のカット幅x(mm)は直接的に理解しにくいので削除しました。
その代わりに配置したD-x(mm)は、処理前のパターン幅です。
これはWより小さい値になっているので、これをWに戻すための比率がCriです。

パターン幅が狭い場合は、Criが100%を超える場合があります。
Altium Designer側では100%以上の設定はできません。
どうしてもコーナーでもWの幅を維持したい場合はCriを100%で処理した後で手動で
ポリ・リージョンを修正するしかないでしょう。

Chamfer_Rate_Scr2.png


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ピクセルのHDRソフトウェア [Graphic]

こちらにHDR加工するソフトウェアがあります。
http://pixel-master.net/product/hdr/
https://www.sourcenext.com/product/pc/gra/pc_gra_001954/

フォトショップのプラグインなどは高価なのでこういった単体ソフトウェアが
いいでしょう。

フリーソフトの場合は海外製が多いようです。
きれいな写真が撮影できた場合はHDR化したくなるでしょう。



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ネットリスト比較のマクロの改善 [EXCEL Macro]

SCHとPCBなどの2つのネットリストを比較するマクロは主にSCHを基準に比較しています。
しかし、そのSCHのREF番号に誤りなどがあって部品点数が少ない場合は、チェックできない
ものが出てきます。

そこで、両者のREF番号の数を数えておいて、それを書き込んでおいたセルの内容を比較する
ように改善しました。
数ではなくてセルの内容自体を比較し、同じでなければ「部品点数が異なります」という
メッセージを出すようにしています。



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マイクロストリップラインの切り欠き率のスクリプト [Altium Delphi Script]

前の記事でも触れたAltium社のマイクロストリップラインの切り欠き率の記事の中の
数式を利用してDelphiスクリプトを作成しました。

これで計算したパーセンテージを入力すれば、トラックのコーナー面取りが適正に(VSWRが1.1以内)
処理が可能となります。

記事ではMとなっているところをCr(Chamfer Rate)としてあります。
Cr = 52 + 65 * e (-1.35 * W/h)

これまではCr(M)の値は無条件に50%にしていましたが、実際に計算してみると60%台になる
場合(より余計にカット)もあります。

スクリプトでは、Crに併せてxの値(45度のセットバック値)も計算させています。

パターン幅が狭くて板厚が厚い場合はCr(M)の値が極端に大きくなります。
W/h が 0.25のように小さくないことも事前に調べておいてください。

Chamfer_Rate_Scr.png


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マイクロストリップラインの切り欠き率 [AD14]

AD14から90度に曲がったトラックによるマイクロストリップラインの面取り機能が
搭載されました。
http://wiki.altium.com/plugins/viewsource/viewpagesrc.action?pageId=52863310

前の記事でも紹介したトラ技サイトのこちらにもその詳細があります。
https://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/trcalc/trcalc.html?53

板厚とパターン幅からそれに適した「切り欠き率」が計算できるのです。
その計算式からすると、使用する基板の比誘電率は直接的には関係ないようです。

この計算式などを利用してDelphiスクリプトを作成する予定です。


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アイリスオーヤマのテレビ販売 [ETC]

先日、経済番組でアイリスオーヤマがテレビを販売することを知りました。

12月から4K、8KのBS放送を開始することもあってハードの販売はどのメーカーも強化する
ことでしょう。

家電売り場で4K画質は見たことがありますが8Kの購入ということはうちでは検討していません。
アイリスオーヤマの価格はこちらです。
https://av.watch.impress.co.jp/docs/news/1151592.html

ところで、4Kは専用チューナを購入をすればいいのですが、8Kの場合は専用チューナ以外に
パラボラアンテナも8K対応のものが新たに必要だとアナウンスしています。


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基板素材の比誘電率 [PCB Design]

以前にスクリプト作成時に基板素材の比誘電率を調べたことがあります。
こちらにその一覧がありました。

http://ednjapan.com/edn/articles/1711/28/news011_5.html

「メグトロン」という名前は初めて知ったので調べてみると、高周波用の材料で
パナソニックなどが販売しているようです。

比誘電率は周波数によって幅がありますが「メグトロン」という材料は比較的、幅が
狭いようです。

また、ポリエチレンという材料が基板に使われることは知りませんでした。


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座標データのフォーマットは [PCB Design]

部品実装する座標データにはマウント業者側にはある程度のフォーマットが
存在しているようです。

こちらの記事が参考になります。

基板設計業者側からの部品表はREF番号が混在した形になるので嫌がられるようです。
REF番号一つに対して横になっていて、縦長の情報がいいようです。
ピックアンドプレースファイルはそれに準拠しているので可能しやすいでしょう。

そこで重要なのが、COMMENT欄です。
弊社では顧客の情報をそれままCOMMENT欄に記載しています。
正式な部品表がある場合はその部分は置換してあげた方がいいでしょう。


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関数電卓 [ETC]

プログラミングに登場する数式の結果を個別にチェックする時に主に関数電卓を使うことが
多くなってきています。

30年ぐらい前に買ったカシオ「fx-61F」という電卓を今でも使用しています。
ボタン電池が内部にある筈ですが、太陽電池パネル付きなのでそれで動作しているように
感じています。

特に不満がある訳ではありませんが、そろそろ寿命となる筈なので最近の関数電卓を
検索してみました。

2000-3000円台でも購入できるようです。


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4Kチューナ搭載PC [Computer]

4K/8K時代になってきていますがパソコンも4Kチューナ搭載の時代となってきたようです。
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1150091.html

ディスプレイサイズも24インチではなくて27インチです。
両者の価格の違いは光学ドライブ、TVチューナの性能、ディスプレイの解像度のようです。

スピーカー近辺のデザインがこれまでと違うようですが、丸い部分がそのまま見えてしまう
のはどうでしょうか。

こういったマルチメディア対応機種の場合は、リモコンがついているのがありがたいです。


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トラ技オンライン計算 [PCB Design]

こちらにトランジスタ技術で紹介された資料や計算式を基にしたオンライン計算の
サイトがあります。

https://toragi.cqpub.co.jp/tabid/316/Default.aspx

基板設計では最上部のカテゴリーが利用しやすいでしょう。
また、ストリップラインなどは最下部の「高速ディジタル伝送線路/高周波回路ほか」に
利用可能な項目があります。

回路設計者の場合はフィルタなどはこういった計算式を多用しているので、当然慣れていますが
基板設計者の場合は慣れていないので躊躇されるかもしれません。


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スタブ [PCB Design]

ストリップラインなどにスタブという出っ張りを設けることがあります。
それをオープンにするかGNDに落とすかで性能が違います。
その長さは使用周波数の波長との関係があります。

パターン設計やDRCの項目に「NetAntennae」という項目がありますが
これも、その余計なパターンがオープンスタブになってしまうことを憂慮しています。

こちらのサイトの記事も参考になります。
http://www17.plala.or.jp/i-lab/kairo/k3/k3_3.htm


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広帯域高速OPAMPのべたアース [PCB Design]

広帯域や高速OPAMPでべたアース処理をしていたら、性能がでないので、反転、非反転部分のパッド
付近のべたアースをカットアウト処理して逃げるような指示がありました。

それに関する記事がトラ技SPの103ページに載っていました。
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/46/46821.htm

べたアースがパッドに近づくことで、浮遊容量の増加が原因でした。
ハイインピーダンスなのでそれにGNDノイズが載ってしまうことが原因なのだろうと思っていた
ので目からうろこです。
記事では半田面だけのように書かれていますが、弊社では両面共に同じサイズのカットアウトで
逃げるようにしています。

OPAMPが高密度で実装されているのでパスコンもそのデバイスの半田面側にいるのでカットアウトで
GNDが分断しそうになるのが厄介です。
(両面基板で、4層基板でのパターン設計依頼は少ないです。)


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ガラスコンポジット基板の用途は [PCB Design]

以前は価格が安いということでこのガラスコンポジット基板(CEM-3)が一時期、流行ったことが
あります。
ガラス繊維を編まずに切り揃えたものにエポキシ樹脂を滲みこませたものです。
その後は衰退したようで現在ではあまり流通していないようで性能低下させた割にはコストダウンには
結びつかないようです。

ガラス繊維が編まれていないので、FR-4に比べるとは反りという面でも不利です。
比誘電率に関して同じガラス繊維なのでFR-4と同程度のようです。
逆に基板外形のルーター加工には柔らかく、断面に繊維が見えないので綺麗に仕上がります。

基板設計の初心者の方はこちらの材料の分類を参考にされては如何でしょうか。
https://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2007/06/p102-103.pdf


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基板設計にて参考にするデータ [PCB Design]

こちらのサイトの情報は25年以上前からトラ技SPなどでよくお見かけする表です。

http://www.interq.or.jp/www-user/tomoni/denki.htm

これまで参考にして設計していました。
このように基板設計に必要な情報はファイリングするなどして管理する必要が
あります。

ただ、そのデータ自身の検証はしたことがありませんでした。
他の数式などで計算すると微妙に違う部分もあるようですが大きな差ではありません。


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2段液晶ディスプレイスタンド [Computer]

こちらに上下2段に装着可能なディスプレイスタンドが掲載されています。
http://weekly.ascii.jp/elem/000/000/420/420925/

メーカーのサイトによれば24インチまで装着可能なようです。
デスクにクランプするタイプはありますが、スタンドタイプは珍しいです。
どれぐらいの振動に耐えられるのかが気になります。

デスクとはクランプなどで保持しておいた方が安心でしょう。
価格が比較的高額なのが残念です。


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安全電流の数式 [PCB Design]

先日紹介したトラ技SPの書籍に書かれていたパターンの安全電流の数式の出典のような
英文の式を探してみました。

IPC-2221Aという規格をヒントに探してみると下記のサイトがヒットしました。

https://www.desmith.net/NMdS/Electronics/TraceWidth.html

内層では外層の半分の値になります。

dTは10度上昇の場合は10となるので、その0.44乗なので2.7ぐらいの定数となります。
という訳でグラフが曲線になるのは後半の断面積の0.725乗によるものとなります。
断面積はインチ系なのでmilで処理します。

これらの情報でこれまでに作成したDelphiスクリプト内の安全電流Isの項目も修正しました。
(下図の場合のVIAの場合は内層の定数0.024が適用されます。)

Is_Via_Scr.png


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