実習・パワー・インテグリティ と 電源ノイズ解析技術のハンズオン
実習・パワー・インテグリティ と 電源ノイズ解析技術のハンズオン
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【開催日】2019年2月8日(金) 10:00-17:00 1日コース
【セミナNo.】ES18-0167 【受講料】29,000円(税込)
【会場】東京・巣鴨 CQ出版社2Fセミナ・ルーム [地図]
【セミナNo.】ES18-0167 【受講料】29,000円(税込)
【会場】東京・巣鴨 CQ出版社2Fセミナ・ルーム [地図]
昨今の電子機器の新商品開発においては，製品本体のノイズ対策を目的とし，基板設計段階での電源ノイズ対策のシミュレーション適用が非常に有効な手段である．デジタルICの内部コア電源は，半導体プロセス技術の微細化とともに1V を切り，内部論理回路の大規模化と高速化で 50A を超えるスイッチング電流が過渡的に発生するケースが多くなってきた．
本セミナでは，まず，電源安定化の要点を初心者にもわかり易く解説し，身近に使えるツールの エクセル と LTspice を使ったハンズオン課題で電源インピーダンスの基本を理解する．
次に，トランジスタ技術 2017年7月号『 誰でもキマル!プリント基板道場⑪ 』をテーマに，バイパス・コンデンサやチップ・フェライト・ビーズなどの電源ノイズ対策部品の効率的な選定方法や実装技術に関するハンズオンを実施，プリント基板製作前に電源ノイズを定量的に評価する解析手法を修得する．
最後にトランジスタ技術スペシャル2018 Spring No.142 に寄稿したスイッチング電源基板のノイズ解析をフォーカスする． KiCad で設計製作したスイッチング電源回路基板 (回路図・部品実装位置は同じであるが，プリント基板のレイアウトの違いによりノイズ特性が極端に異なる) を題材にノイズ対策の実践的な手法をシミュレーション結果と測定結果から解説する．
本セミナでは，まず，電源安定化の要点を初心者にもわかり易く解説し，身近に使えるツールの エクセル と LTspice を使ったハンズオン課題で電源インピーダンスの基本を理解する．
次に，トランジスタ技術 2017年7月号『 誰でもキマル!プリント基板道場⑪ 』をテーマに，バイパス・コンデンサやチップ・フェライト・ビーズなどの電源ノイズ対策部品の効率的な選定方法や実装技術に関するハンズオンを実施，プリント基板製作前に電源ノイズを定量的に評価する解析手法を修得する．
最後にトランジスタ技術スペシャル2018 Spring No.142 に寄稿したスイッチング電源基板のノイズ解析をフォーカスする． KiCad で設計製作したスイッチング電源回路基板 (回路図・部品実装位置は同じであるが，プリント基板のレイアウトの違いによりノイズ特性が極端に異なる) を題材にノイズ対策の実践的な手法をシミュレーション結果と測定結果から解説する．
1. パワー・インテグリティ(PI) の概要
1.1 PI の技術背景と解析事例
1.2 電源分配回路網 (PDN) とターゲット・インピーダンス
1.3 電源ノイズの元凶になる異種コンデンサ間の並列共振
1.4 コンデンサによる PDN インピーダンスの最適化
1.5 製品設計における PI シミュレーション・フローと解析事例
2. PDN インピーダンスの解析ハンズオン
2.1 エクセルによる複素数計算
2.2 エクセルによる PDN インピーダンス計算
2.3 LTspice 導入と基本操作
2.4 LTspice による PDN インピーダンス解析
2.5 電源ノイズ波形のトランジェント解析
3.電源ノイズ対策手法のハンズオン
3.1 バイバスとデカップリング
3.2 SimSurfing(村田製作所)による等価回路モデルの入手
3.3 LTspice での等価回路モデル・セットアップ
3.4 PDN インピーダンス解析のハンズオン
3.5 電源ノイズ・トランジェント解析のハンズオン
4. KiCad で設計したスイッチング電源基板のノイズ解析
4.1 ノイズ特性が異なる電源評価用デモ基板 (2種類)
4.2 フリーソフト KiCad による電源回路基板のパターン設計手法
4.3 Ltspice による回路解析
4.4 電磁界シミュレータ (S-NAP PCB suite) によるノイズ解析
4.5 実測結果との比較考察と電源ノイズ対策
5.まとめ
●対象聴講者
・ パワーインテグリティの基礎を勉強したい方
・ 実務に近い実践的な電源ノイズシミュレーション手法を体験したい方
・ シミュレータ導入を検討されている方
・ SPICE シミュレータの基本操作を習得したい方
●講演の目標
・電源ノイズの根本原因と対策手法の勘所を理解する
・Ltspice による電源ノイズシミュレーション手法を修得する
・エクセル複素数機能を活用した電源インピーダンス・スプレッドシートを作成する
インテグリティの相関図
スイッチング電源基板の測定結果事例
＊参考文献/URL(1)『エリック・ポガティン 高速デジタル信号の伝送技術 シグナル・インテグリティ入門 』, 丸善株式会社, 監訳 須藤俊夫
(2) 『誰でもキマル! プリント基板道場 ⑪』, トランジスタ技術 2017年7月号，CQ出版社
(3) 『通信エラー? と思ったら電源安定化! 100MHz 超の今どきマイコン / FPGA攻略法』, トランジスタ技術2014年12月号，CQ出版社
(4) 『KiCad ×Ltspice で始める本格プリント基板設計』, トランジスタ技術スペシャル2018 Spring No.142，CQ出版社
1.1 PI の技術背景と解析事例
1.2 電源分配回路網 (PDN) とターゲット・インピーダンス
1.3 電源ノイズの元凶になる異種コンデンサ間の並列共振
1.4 コンデンサによる PDN インピーダンスの最適化
1.5 製品設計における PI シミュレーション・フローと解析事例
2. PDN インピーダンスの解析ハンズオン
2.1 エクセルによる複素数計算
2.2 エクセルによる PDN インピーダンス計算
2.3 LTspice 導入と基本操作
2.4 LTspice による PDN インピーダンス解析
2.5 電源ノイズ波形のトランジェント解析
3.電源ノイズ対策手法のハンズオン
3.1 バイバスとデカップリング
3.2 SimSurfing(村田製作所)による等価回路モデルの入手
3.3 LTspice での等価回路モデル・セットアップ
3.4 PDN インピーダンス解析のハンズオン
3.5 電源ノイズ・トランジェント解析のハンズオン
4. KiCad で設計したスイッチング電源基板のノイズ解析
4.1 ノイズ特性が異なる電源評価用デモ基板 (2種類)
4.2 フリーソフト KiCad による電源回路基板のパターン設計手法
4.3 Ltspice による回路解析
4.4 電磁界シミュレータ (S-NAP PCB suite) によるノイズ解析
4.5 実測結果との比較考察と電源ノイズ対策
5.まとめ
●対象聴講者
・ パワーインテグリティの基礎を勉強したい方
・ 実務に近い実践的な電源ノイズシミュレーション手法を体験したい方
・ シミュレータ導入を検討されている方
・ SPICE シミュレータの基本操作を習得したい方
●講演の目標
・電源ノイズの根本原因と対策手法の勘所を理解する
・Ltspice による電源ノイズシミュレーション手法を修得する
・エクセル複素数機能を活用した電源インピーダンス・スプレッドシートを作成する
インテグリティの相関図
スイッチング電源基板の測定結果事例
＊参考文献/URL(1)『エリック・ポガティン 高速デジタル信号の伝送技術 シグナル・インテグリティ入門 』, 丸善株式会社, 監訳 須藤俊夫
(2) 『誰でもキマル! プリント基板道場 ⑪』, トランジスタ技術 2017年7月号，CQ出版社
(3) 『通信エラー? と思ったら電源安定化! 100MHz 超の今どきマイコン / FPGA攻略法』, トランジスタ技術2014年12月号，CQ出版社
(4) 『KiCad ×Ltspice で始める本格プリント基板設計』, トランジスタ技術スペシャル2018 Spring No.142，CQ出版社
【受講者が持参するもの】
不要
不要
【講師】
高橋 成正 氏〔株式会社トータス 技術推進室 室長 iNARTE 認定 Senior EMC Design Engineer〕
ASIC I/O回路デバイス設計，半導体パッケージ基板の電気特性解析の実務を経て， 現在は電子製品(プリント基板周り)におけるノイズ対策コンサルティング及び モデリング解析サービスを行っている． 特にスイッチング電源周りのノイズ対策を得意とする．
高橋 成正 氏〔株式会社トータス 技術推進室 室長 iNARTE 認定 Senior EMC Design Engineer〕
ASIC I/O回路デバイス設計，半導体パッケージ基板の電気特性解析の実務を経て， 現在は電子製品(プリント基板周り)におけるノイズ対策コンサルティング及び モデリング解析サービスを行っている． 特にスイッチング電源周りのノイズ対策を得意とする．
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