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2026年02月10日号

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［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】

メガW級大電力回路からEMI/放熱対策，シミュレーションまで

2023年4月15日

IoT・通信・無線編で学ぶ内容

紹介動画

基板設計の前にまず「熱流束」を計算してみる |【セッション6】デジ/アナ/電源高密度混載！車載基板の放熱設計 10の基本」

スイッチング電源回路の層に隣接する層をグラウンド層に設定する |【セッション7】半導体から見る低ノイズ＆高効率電源 10の実装技術

スルーホールの効果 | 【セッション12】実践 GHzミクスト・シグナル基板のEMI/イミュニティ対策 10

本製品を購入された方へ 「講義ビデオと講義テキストの視聴方法」

下記リンク先(青字)をクリックして，本製品購入後にメールにてお知らせしたパスワードを入力してください．

講義ビデオ(著作権保護のためパスワードがかけられています)

「パワエレ・電源・アナログ編」講義ビデオ.mp4(5時間8分16秒)

• 0:00:10 ●セッション① 危険！高出力電源＆インバータの安心設計 10の心得
• 0:03:16　- 基本(1) 簡単そうで簡単ではない「パワエレ」
• 0:07:43　- 基本(2) サージ電圧で破壊するインバータ(技術)
• 0:09:40　- 基本(3) 発熱を少なくするため，ゲート – ドライブ能力を最大化
• 0:10:47　- 基本(4) インダクタンスを小さくすればOK？発熱，サージ，電流信号ライ ンのバランスが重要
• 0:12:21　- 基本(5) 内層からは放熱できない
• 0:14:10　- 基本(6) φ0.1程度のViaの場合，10℃上昇 @1Aを目安にする
• 0:16:59　- 基本(7) ソフト – ハードが分離できないインバータ(設計)…同じセンサレス制御でも回路が異なる
• 0:19:52　- 基本(8) ソフト – ハードが分離できないインバータ(デバッグ)…バランスをとってデバッグする
• 0:22:44　- 基本(9)ソフト – ハードが分離できないインバータ(デバッグ)…インバータは1か所壊れると全て壊れる！燃えてしまう！
• 0:25:38　- 基本(10) まずはパターン設計のシミュレーションに頼らず，知識を身につける
• 0:30:55 ●セッション② 目視からX線まで！プリント基板 10の見極め方と検査術
• 0:32:33　- 基本(1) プリント基板の高品質は信頼性
• 0:33:54　- 基本(2) 製造品質を考慮した基板設計を行う
• 0:36:26　- 基本(3) 基板の規格値を知ろう
• 0:39:54　- 基本(4) JIS規格に指定されている項目と規格値
• 0:41:27　- 基本(5) 使用製品に合った品質設定をしよう
• 0:43:25　- 基本(6) 外観検査による欠陥検出
• 0:44:37　- 基本(7) 信頼性確認の「きも」は破壊試験
• 0:50:26　- 基本(8) 導通信頼性の確認方法
• 0:51:52　- 基本(9) 絶縁信頼性の確認方法
• 0:53:08　- 基本(10) 採用してはいけない仕様(ソルダ – レジストのVia被せ)
• 1:18:45 ●セッション③ 信頼性を予測設計！熱流路のコンピュータ解析 初導入 10の基本
• 1:19:18　- 基本(1) 予測設計，熱シミュレーションの使いどころ
• 1:24:05　- 基本(2) どんな容れものに入るのかを想定する
• 1:28:05　- 基本(3) 試作はバーチャルで突き詰める
• 1:32:01　- 基本(4) さまざまな温度 – 流れ条件で試してみる
• 1:34:04　- 基本(5) 熱モデルのサプライチェーン
• 1:37:08　- 基本(6) 部品の熱モデルを作る
• 1:41:50　- 基本(7) 基板の熱モデルを作る
• 1:44:12　- 基本(8) 映える絵には説得力が備わる
• 1:45:13　- 基本(9) 技術サポートやセミナ，コンサルティングを活用する
• 1:46:36　- 基本(10) 開発コストは年々下がる
• 1:48:34 ●セッション④ 雑音レス！アナログ＆ディジタル – グラウンド配線設計 10の基本
• 1:50:13　- 基本(1) 理想のグラウンド(0Ω)における信号の受け渡し
• 1:53:55　- 基本(2) 現実のグラウンド(≠0Ω)ではグラウンドを分ける
• 1:55:42　- 基本(3) ケルビン接続で信号伝達精度が向上する
• 2:03:20　- 基本(4) 電源電流のリターン経路を考える
• 2:06:23　- 基本(5) ケルビン接続と電源リターン経路の分離
• 2:12:46　- 基本(6) 信号源が分離されたグラウンド配線の検討
• 2:16:44　- 基本(7) 低消費電力回路を目指すなら差動アンプで受ける
• 2:19:21　- 基本(8) 多チャネルA-Dコンバータでは信号とグラウンドの絶縁を行う
• 2:20:20　- 基本(9) ディジタル側の絶縁は高速タイプの絶縁カプラを使用してスキュー差を最小化
• 2:26:13　- 基本(10) グラウンド – ラインの実験から得た結論
• 2:27:12 ●セッション⑤ 対策部品レス！スイッチング電源基板の低ノイズ化 10の基本
• 2:29:34　はじめに
• 2:32:22　セミナの内容
• 2:36:43　電源回路設計ワークシートの作成
• 2:37:38　回路シミュレーション – モデルの作成
• 2:40:23　電源基板の設計例
• 2:44:02　電源基板の評価実施項目
• 2:46:10　実測結果
• 2:49:02　シミュレーション結果
• 2:51:14　各電源基板の評点例
• 3:15:25　まとめ
  – 基本(1) できるだけプリント – パターン幅は太く, 長さは短くする
  – 基本(2) 電源 – グランドの主電流ループは表層配線で引き切る
  – 基本(3) 主電流ループ(表層配線)直下の層 (第2層)はリターンパスのグラウンド – プレーンに
  – 基本(4) ハイ – ロー – サイド – スイッチング素子は直近に配置する
  – 基本(5) 出力インダクタはスイッチング素子の直近に配置する
  – 基本(6) 入力コンデンサはハイ – サイド – スイッチング素子の直近に配置する
  – 基本(7) 1次側入力電源部にノイズ – フィルタ回路を挿入する
  – 基本(8) 2次側の電流ループを最小にするため負荷回路との距離を最短にする
  – 基本(9)電源ICなどの制御系回路はスイッチング素子の直近には配置しない
  – 基本(10) 出力を安定化するため周波数応答解析(FRA)を実施して位相補償を行う
• 3:19:48 ●セッション⑥ デジ/アナ/電源高密度混搭！車載基板の放熱設計 10の基本
• 3:26:48　- 基本(1) 部品の小型化で90%の熱は基板へ逃げるようになった
• 3:39:55　- 基本(2) 基板設計の前にまず「熱流束」を計算してみる
• 3:44:07　- 基本(3) 部品の熱対策は温度でなく「熱抵抗」を目標にする
• 3:50:55　- 基本(4) 目標/単体熱抵抗マップで部品の熱対策を決める
• 3:54:06　- 基本(5) 基板放熱部品には必要な放熱エリアを与える
• 3:55:42　- 基本(6) 片面基板では配線幅が部品の放熱能力を高める
• 3:59:05　- 基本(7) 部品とグラウンド – プレーンの距離が放熱に効く！
• 4:00:40　- 基本(8) 放熱パッドが小さいほどサーマル – ビアが効く！
• 4:04:04　- 基本(9) 発熱の大きい部品は基板に逃がさず筐体へ
• 4:08:27　- 基本(10) 筐体放熱には適切なTIMを選定する
• 4:13:33 ●セッション⑦ 半導体から見る低ノイズ＆高効率電源 10の実装技術
• 4:16:24　▼スイッチング電源の動作を考慮した回路基板設計
• 4:18:44　- 基本(1) ICの動作と構造を理解し，回路基板設計に反映する
• 4:28:10　- 基本(2) 高インピーダンスなアナログ回路の配線は出来る限り短くする
• 4:34:31　- 基本(3) 電源回路の真下のグラウンド層にエディ電流を流す
• 4:37:18　- 基本(4) グラウンド層に挟まれた層はノイズに守られた聖域
• 4:38:44　▼電源ICのパッケージ – オプション
• 4:39:12　- 基本(5) イオン – マイグレーションとウィスカ対策に安全性重視の足有りパッケージを活用
• 4:48:18　- 基本(6) フリップチップ – パッケージは，電気的特性に優れるが，耐温度サイクル性に注意
• 4:53:02　▼12VIN, 5VOUTモノリシック電源回路の進化
• 4:53:22　- 基本(7) モノリシック電源の性能は，MOSFETの駆動技術が重要
• 4:56:34　- 基本(8) 周波数拡散は，伝導エミッションに効果大
• 5:00:18　- 基本(9)フリップチップ – パッケージの性能は入力コンデンサの配置で決まる
• 5:04:33　- 基本(10) ラミネート基板パッケージは，電源回路の性能を次のレベルに引き上げる

「IoT・通信・無線編」講義ビデオ.mp4(4時間52分8秒)

• 0:00:10　●セッション⑧ GHz超 高速ディジタル・プリント基板の作り方 10の基本
• 0:06:25　- 基本(1) グラウンドに流れるリターン電流の極性が信号と同じになっているが、「伝わっていく」をイメージする
• 0:08:57　- 基本(2) 青い部分はグラウンド・プレーン．リターン電流は信号の直下が最大になる
• 0:12:12　- 基本(3) 信号は「波」であると考える
• 0:14:25　- 基本(4) 電圧と電流との相互関係が特性インピーダンス
• 0:17:47　- 基本(5) 何も考えずに設計したCMOSディジタル回路のパターンも特性インピーダンスを持つ
• 0:20:23　- 基本(6) 負荷が特性インピーダンスにマッチングしていないと，信号が反射する
• 0:24:07　- 基本(7) この考え方に位相量を加えれば，高周波信号の反射係数になる
• 0:30:53　- 基本(8) 製造メーカは「テストクーポン」でインピーダンス・コントロール基板の品質を管理している
• 0:32:25　- 基本(9) 位相速度は光の速度を実効比誘電率の平方根分で割ったもの
• 0:41:30　- 基本(10) 高い周波数に対応させるにはばらまき容量を小さく，配置ピッチを狭く
• 0:45:06 ●セッション⑨ 定石を見直す！AIで探す高速ディジタル配線の最適解
• 0:46:39　GHz級ディジタル・システムの問題点
• 0:57:01　人工知能(AI)の概要
• 0:59:39　遺伝的アルゴリズムの適用例や原理
• 0:08:40　STLデザイン・システムの概略
• 0:11:29　バス配線への適用
• 0:12:33　1GHz共有バス－STLの試作・評価
• 0:16:03　ハイエンドサーバ向けバス配線
• 0:17:48　アイ・パターンによるランダム信号の評価
• 0:20:03　ランダム信号用330MHz(660Mbps)バス・シングルエンドSTLの設計・試作・評価
• 0:23:23　クロストーク低減への適用
• 0:24:00　STLとイコライザの違い
• 0:24:45　STLの課題
• 0:25:06　チップ・コンデンサ内蔵の基板を使った例
• 0:29:14　まとめ
• 0:30:51　Q&A
• 1:34:28 ●セッション⑩ 電磁界シミュレータを用いた小型基板アンテナ設計の基本
• 1:34:57　MEL社のシミュレータ
• 1:37:19　昨今のアンテナ事情
• 1:39:10　小型アンテナの留意事項とアンテナ設計のポイント
• 1:41:15　電界型小型アンテナ
• 1:42:12　平行線路とダイポール・アンテナ
• 1:44:32　電界型小型アンテナ(315MHz)
• 1:46:39　インダクタの装荷と整合回路の追加
• 1:48:17　全体特性
• 1:50:30　人体の影響
• 1:51:55　2.45GHzプリント・アンテナ
• 1:53:55　整合回路を追加
• 1:55:58　315MHzのアンテナにする
• 1:58:05　なんでもアンテナ実験(145MHz)
• 1:59:40　磁界型アンテナ
• 2:02:43　小型機器への適用例
• 2:03:26　キーホルダ型アンテナ例(315MHz)
• 2:04:09　飛ぶアンテナと飛ばないアンテナ
• 2:07:42　まとめ
  – 基本(1) 極論を言えばどんなサイズでもアンテナは設計可能
  – 基本(2) 電界型と磁界型がある
  – 基本(3) 共振と整合を考える
  – 基本(4) エレメント間の結合はにする
  – 基本(5) 放射効率は大きさに依存する
• 2:10:28 ●セッション⑪ ディジタル通信機のRF設計 10の基本
• 2:22:39　- 基本(1) ディジタル通信では送信アンプのリニアリティ要求がかなり厳しい．プリディストーションならある程度回避可能
• 2:31:05　- 基本(2) ディジタル通信では定群遅延の要求がかなり厳しい．信号処理による補正である程度は回避できる
• 2:32:58　- 基本(3) 数GHzが集中定数が使用できる限界．メーカ提供のSパラメータでシミュレーション精度は得られる
• 2:38:32　- 基本(4) ディジタル通信にはリニア・アンプが不可欠であるが，発熱の問題が無視できない．AB級動作で消費電力を抑えるにはプリティストーションが必須
• 2:39:52　- 基本(5) 最近のRF ICはマッチングが50Ωに調整されている
• 2:43:56　- 基本(6) 受信感度の予測はレベル・チャートで計算可能
• 2:49:47　- 基本(7) マイクロストリップ・フィルタは層間厚の誤差に留意する
• 2:56:37　- 基本(8) ミリ波の基板はRogersやMegtron7など tanσの小さい基材が必要
• 2:58:45　- 基本(9) ミリ波伝送路周辺グラウンド・プレーンにはVIAが高密度に必要．すくなくてもλ/10以下の間隔でVIAを打つ
• 3:00:50　- 基本(10) ミリ波ではC/Nがかなり悪化する．シンセサイザICやVCOの厳選．電源リプルも最大限のケアが必須
• 3:02:23 ●セッション⑫ 実践 ギガヘルツ シグナル基板のEMC/イミュニティ対策 10の基本
• 3:08:53　- 基本(1) 電流が流れる面積をできるだけ小さくする
• 3:16:49　- 基本(2) 配線が長いとループは広がり，基板からはみ出した電流は空間に放射するノイズの原因となる
• 3:31:07　- 基本(3) 平衡，不平衡と顧問モードの関係…モードが変わるところに留意する
• 3:36:20　- 基本(4) どの層であってもベタ・グラウンドは大切に扱う
• 3:45:00　- 基本(5) 多層基板
• 3:56:59　- 基本(6) グラウンド面のふるまい
• 4:07:40　- 基本(7) ベタ・グラウンドとスルーホールの影響
• スルーホールは基板の端から離して配置する
• 4:15:30　- 基本(8) グラウンド・ガードの入れ方
• 4:31:09　- 基本(9) 差動伝送…ミックスドモードSパラメータでノーマル・モード，コモン・モードの伝送特性を確認する
• 4:41:23　- 基本(10) 外来ノイズはコモンモード，基板内でディファレンシャル・モードになる

講義テキスト(著作権保護のためパスワードがかけられています)

• 講義テキスト_パワエレ・電源・アナログ編.zip
• 講義テキスト_IoT・無線・通信編.zip

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