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Analyzing Your PCB Design in Altium Designer
Analyzing Your Power Networks in Altium Designer
キーサイトによるパワーアナライザ
PCBデザインレイアウトの実際の性能は、多くの要因に依存しており、その多くはシグナルインテグリティ分析などの一連のPCBデザイン分析ツールを通じて、ある程度予測することができます。しかし、しばしば見落とされがちなのは、または単に「経験則」の方法論に委ねられることが多いのは、ボードのDC電源供給システムのための最も効果的なレイアウトデザインを開発することです。これは、回路にDC供給レールを提供し、そのグラウンドまたは共通のリターンパスをDC供給源に提供するボードの銅エリアの設計に適用される判断です。望ましい結果は、設計のDC電源レイアウトの完全性を維持する効率的なデザインです。
現代のデジタル設計では、高速回路、複数のデバイス、密集したボード、複数の電源レールが特徴であり、設計の直流電力配分ネットワークに対する要求は、その設計に対してより分析的なアプローチを求めています。電力供給ネットワーク（PDN）の直流分析、またはその直流電力整合性（PI-DC）の結果は、基本的に電圧源から負荷までの経路に適切な銅が提供されていること、言い換えれば、ボード上のプレーン、トレース、ビアがデバイスの電力消費要件を満たすために十分なサイズ（および特性）であることを確認することを目的としています。
幸いなことに、PCBの電力供給ネットワークの評価から推測を取り除くことが、直流電力整合性（PI-DC）シミュレーションツールの使用を通じて可能になります。これは、その電気的および物理的特性に基づいてボード設計の直流性能を分析し、エンジニアが重要な設計上の質問に答えるのを助けます：
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直流電圧と電流密度の問題を特定し、解決する。
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複数ネットワークとリターンパスの相互作用を計算する。
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PCBエディタで電圧と電流密度の分布を視覚化し、ホットスポットを特定する。
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ボード上の任意の位置での電圧、電流密度、およびビア電流を調査する。
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解析シミュレーション結果のレポートを生成する。
Altium DesignerのPCB設計環境内で直接DC電源インテグリティ分析を行う場合、KeysightのPower Analyzerが最適なソリューションです。
Altium Extensionアプリケーションとしてダウンロード可能なKeysightのPower Analyzerは、Keysight Technologiesによって提供され、Altium Designerと直接統合して、現在のPCBプロジェクトのPI-DCシミュレーションと分析を可能にします。電源ネットワークの電流容量を決定するために単純な断面積計算に頼るのではなく、Power Analyzerはまず銅構造を正確にモデル化し、次にPCB全体にわたる電力供給の電圧と電流を計算します。結果は視覚的および表形式で提示され、エンジニアはこのフィードバックを使用して、設計に必要なDC電源供給の整合性を確保するために、トラック幅、銅の厚さ、およびビアの特性を迅速に調整することができます。
Altiumで電力完全性分析を実行するには、エンジニアはまず、電源およびリターンネット、ソースと負荷、および電力ネットワークの各セクションに存在する任意の直列要素を識別する、電力供給システム全体の階層的ネットワークを作成します。ネットワークと設定が定義されたら、Power Analyzerはネットワーク全体を調査できます。
電力ネットワークの設定
パワーアナライザーは、パワーネットワーク内の銅の経路を通じてエネルギーの流れを調べます。パワーネットワークは、ネット、ソース、任意の直列コンポーネント、および負荷を含むさまざまなネットワーク要素を特定して設定することによって定義されます。パワーネットワークを設定するには：
分析ドキュメントをプロジェクトに追加する解析は、Power Analyzer by Keysightのドキュメント( |
をクリック、電源ネットを手動で選択するには
をクリックします。
ボタンをクリックして、電源ネットワークをテストする準備ができていることを確認します。
電力ネットワークの解析
電力ネットワークを定義したら、ボード全体およびボード全体のDC電力分布を分析する準備が整います。
銅構造の解析構成設定に基づいて、 PCBに表示Voltage Drop、Current Density、およびMax Via Current解析結果の概要は、 ヒートマップの調査計算された電流の流れと電圧降下は、PCBエディタに直接ヒートマップとして表示されます。PCBエディタのLayerタブを使用して各レイヤーのヒートマップを確認し、標準の2および3ショートカットで2Dと3DのPCB表示モードを切り替え、Power Analyzer by KeysightパネルのShow Heatmapボタンをクリックして、電力解析ヒートマップと標準のPCB表示モードを切り替えます。 解析結果を見るPCBエディタでは、調査している電力ネットワーク解析結果は、Power Analyzer by Keysightパネルを介して制御されます。パネルの上部で、ヒートマップを表示する電源ネットワーク/ネットを選択します。デザインに違反が存在する場合、デフォルトではドロップダウンにOnly with violationsがリストに含まれるため、このオプションをクリアしてすべての電源ネットをリストに含めることに注意してください。Power Analyzer by Keysightパネルの詳細については、をご覧ください。 電流密度と電圧降下の切り替えヒートマップには、銅線または銅線全体の電圧降下による電流密度、パネルのHeatmapタブの上部にあるボタンを使用して、必要なモードを選択します。ヒートマップのスケールがボードの下に表示され、電流がゼロから最大電流密度まで、または電圧降下が(電圧 - VDrop)から電圧まで自動的にスケーリングされます。電流の流れを示す方向矢印をヒートマップに表示し、電流密度または電圧降下スケールを調整できます。ヒートマップの表示の設定と制御の詳細については、をご覧ください。 電圧降下の調査電流密度ホットスポットの位置は、ヒートマップ上の色で直接識別できます。電圧降下は場所間の差として計算されるため、電圧降下を理解するには、より深い解釈が必要です。重要な場所の特定を支援するには、Enable Visual Slider for Voltage Contourオプションを使用して、事前定義された等高線を電圧またはパーセンテージとして表示します。電圧降下のヒートマップの詳細については、をご覧ください。 結果の調査ヒートマップから直接測定を行うには、プローブを配置します。1つのプローブを配置して、その位置の絶対電流または絶対電圧を表示するか、2番目の位置をクリックして2つのプローブポイント間の差を測定します。測定のタイプ(VまたはI)は、現在のヒートマップモード(電流密度または電圧降下)によって決まります。スルーホールの中心点をプローブすると、常にCurrent Densityが表示されることに注意してください。プローブの詳細については、こちらをご覧ください。 GNDネットの結果を調べるデフォルトでは、GNDネットはヒートマップの結果から除外されます。 |
ボタンをクリックすると、ボードに存在する銅線構造が解析およびシミュレートされ、電流の流れと電圧降下が決定されます。
をクリックすると、電流密度と電圧降下のヒートマップが表示されます。色付きのヒートマップ・ビューがPCBエディタで開き、Power Analyzer by Keysightパネルも開きます。このパネルでは、ヒートマップの設定、違反の調査、測定プローブの配置を行うことができます。結果の解釈と報告
Power Analyzerは、PCBエディタで直接詳細なフィードバックを提供します。Power Analyzer by Keysightパネルから、違反を迅速に調査し、測定プローブを配置し、ヒートマップを画像としてキャプチャできます。ボードのDC電力解析に関する詳細情報にアクセスするために、レポートを生成できます。詳細レポートはpdnaKドキュメント内で開き、そこから、任意のセクションをHTMLレポートファイルに保存できます。レポートは、個々の電源ネットまたは電源ネットワーク全体のいずれかに対して作成できます。
対話型のグラフィカルな結果の操作インタラクティブなPower Analyzer by Keysightパネルから作業することで、違反を迅速に特定し、調査することができます。 レポートの生成詳細なレポートを生成するには、Power Analyzer by Keysightドキュメント( 詳細ネットレポート - パラメータフルレポートには、分析されたすべてのパワーネットがリストされています。Net Nameをクリックすると、そのネットの詳細レポートが開きます。ネットレポートの左側には、次の情報が表示されます：
詳細ネットレポート - 結果レポートの右側には、次の項目の折りたたみ可能なセクションがあります：
詳細ネットレポート - ネットワーク詳細Network Detailsセクションを使用すると、デザインの潜在的な問題をすばやく特定できます。このセクションでは、次のリストを示します：
レポートの保存分析の HTML レポートを作成するには、
プローブ結果と画像キャプチャを含めるPower Analyzer by Keysightパネルの |
ボタンをクリックします。または、
ボタンをクリックして、個々のネットのレポートを生成することもできます。
ボタンをクリックします。Save Report Settingsダイアログで、含める必要な電源NetworksとDataを構成し、
ボタンをクリックしてレポートを HTML ファイルのセットとして保存します。レポートは、プロジェクト フォルダ内の日付とタイムスタンプ付きのフォルダ 
ボタンでキャプチャされた画像は、
ボタンを使用して保存されたProbe結果の画像とともに、HTMLレポートのNetwork Detailsセクションの最後に自動的に含まれます。
プレイリスト - キーサイトのパワーアナライザーの使い方
新しい設計ソフトウェアの使い方を学ぶには時間がかかります。視覚的に学ぶことが得意なら、キーサイトのパワーアナライザーの主要機能を実演するこのビデオプレイリストをチェックしてみてはいかがでしょうか。
