Altium Designer(4)-ビア・パッドとポリゴン(パターン)、レイヤー

前回は、経路の選択方法について探ってきました。経路の幅を一括で変更したい場合など何かと使用する機能だと思います。また、その他の経路選択方法についても確認しました。これらのページに関しては下記のページを参照ください。

Altium Designer(3)-経路(Route,Track)選択

今回は、ビア・パッドとポリゴン(パターン)、レイヤーについて見ていきたいと思います。この3つを使用することで、パターン設計の幅が広がります(個人的に広がりました。)。パターン設計を行っていくと、あれどうやって経路を引けばいいんだろうと、よく悩みます。今回は、下記のような回路図のパターンを設計してみたいと思います。PHDコネクタと電源プラグ端子を配置した回路図になります。

これらをパターン設計する上で、どのコネクタピンが電源ピンであるかで、パターンが変わってくると思います。今回は、下記のように、PHD8ピン(J1A)の5番ピンを”VCC”、6番ピンを”GND”、PHD12ピン(J3A)の5番ピンを”VCC”、6番ピンを”GND”、PHD20ピン(J2A)の5番ピンと13ピンを”VCC”、6番ピンと14番ピンを”GND”である回路となっています。

基板のサイズを大きくして、外側からパターンを引く方法もあるかもしれませんが、今回は、ビアとポリゴン(パターン)、レイヤーを使って設計してみたいと思います。それでは、パターン設計のほうを行っていきたいと思います。

Altium Designer(3)-経路(Route,Track)選択

前回は、Altium Designerを使用して、グリッドの表示やカーソルの移動幅についてサイトにメモしておきました。グリッドの表示やカーソルの移動幅に関しては下記のページに記述してあります。

Altium Designer(2)-グリッド

今回は、経路の選択方法をメモしておきたいと思います。経路の幅を一括で変更したい場合など何かと使用する機能だと思います。下記のようなサンプルを作成しました。PHDコネクタを使用したサンプルになります。

こちらを参考にして、経路の選択方法について試していきたいと思います。まずはパターンの作成を行いました。

Altium Designer(2)-グリッド

前回は、Altium Designerを使用して、何かと便利な座標指定方法についてサイトにメモしておきました。座標指定方法に関しては下記のページに記述してあります。

Altium Designer(1)-座標指定方法

今回は、スナップ単位や部品やビアの配置、パターンを引く際に参考線になるグリッドについてみていきたいと思います。最初にPCB設計をする際に、”グリッドが表示されていないな”と思っていたのですが、画面を拡大してみるとしっかりとグリッドが表示されていることが印象的でした。画面が縮小されており、またグリッド幅が狭かったため、目視で確認できませんでした・・・。

最初に画面を開いた際は、全体が表示されており、縮小表示された状態になっています。

画面を拡大してみると、グリッドが見えます。

グリッドが見えただけですが、ちょっと安心しました。それではグリッドの使い方を見ていきたいと思います。

Altium Designer(1)-座標指定方法

最近、Altium Designerを使うことが多くなってきました。Altium Designerは、回路・基板設計から基板製造・実装までのソリューションを単一の環境で提供するPCB設計総合プラットフォームです。様々な機能が搭載されており、便利なのですが、なかなか機能を覚えきることができないので、どのメニューから機能を呼び出すことができるのか?ショートカットキーも多いので、どのキーでどのような機能を呼び出せるのか?忘れないように機能を本サイトにメモしていきたいと思います。

本日は、基本的な機能ではあるのですが、重要な座標の指定方法について、メモしていきたいと思います。ビア、パッドの配置やポリゴンの作成など、いろいろな局面で使用できるもののたいへん使用頻度の多い機能であると思います。もちろん、Schematic上でもしようできます。

それでは早速試してみたいと思います。

※ Altium Designerのバージョンは”22.4.2(Build 48)”です。

アナログ回路(10)-オペアンプ(電圧フォロア回路-バッファ回路)

前回は、オペアンプを使用した電圧を増幅する回路として、反転増幅回路と非反転増幅回路を構築しました。前回の内容に関しては下記のリンクを参照してください。

アナログ回路(9)-オペアンプ(反転増幅回路・非反転増幅回路)

今回は、電圧フォロア回路(バッファ回路)を構築したいと思います。

使用する環境は下記のとおりです。

  • Windows10
  • LTspice XVII

それでは、LTspiceを使用して、回路図を作成して、回路を作成したらシミュレーションを行いたいと思います。

まずは下記のような回路を考えてみます。

out1は分圧されて、2.5Vなります。もちろんR6の値が変われば、out1の電圧は変わります。このように、負荷の値が変わることによって電圧が変わってしまいます。

アナログ回路(9)-オペアンプ(反転増幅回路・非反転増幅回路)

LEDの消費電流が大きい場合、必ずしも電力元の流せる電流が足りているとは限りません。例えば、マイコンにIOピンをHiにして消費電流が大きいLEDを点灯させようとしても、電流が足りないと思います。そのために、前回は、トランジスタを使用して、小さい電流から、大きい電流を流せるような回路を作成しました。

前回の内容は下記のリンクを参照してください。

アナログ回路(8)-トランジスタ

今回は、オペアンプを使用して電圧を増幅する回路を構築したいと思います。

使用する環境は下記のとおりです。

  • Windows10
  • LTspice XVII

それでは、LTspiceを使用して、回路図を作成して、回路を作成したらシミュレーションを行いたいと思います。

下記のような回路を構築しました。

-側の端子を反転入力端子、+側の端子を非反転入力端子と呼びます。非反転入力端子側にはGND、反転入力端子側には 1Vの電源を接続しています、この時、オペアンプの出力電圧はだいたい -5Vになります。これは、反転入力端子と非反転入力端子の電位差を増幅しているからです。

次に、出力を反転入力端子に帰還する反転増幅回路を下記のように作成してみました。

アナログ回路(8)-トランジスタ

前回はCR回路を作成して、コンデンサの動作をみていきました。前回の内容は下記のリンクを参照してください。

アナログ回路(7)-コンデンサ(RC回路)

以前、抵抗とLEDを使用して、LEDを点灯する回路を作成しました。抵抗とLEDを使用して、LEDを点灯する回路に関しては、下記のリンクを参照してください。

アナログ回路(2)-LED

LEDの消費電流が大きい場合、必ずしも電力元の流せる電流が足りているとは限りません。例えば、マイコンにIOピンをHiにして消費電流が大きいLEDを点灯させようとしても、電流が足りないと思います。そこで今回は、電力源を2個用意して、トランジスタを使用して、LEDを点灯させる回路を構築したいと思います。

使用する環境は下記のとおりです。

  • Windows10
  • LTspice XVII

それでは、LTspiceを使用して、回路図を作成して、回路を作成したらシミュレーションを行いたいと思います。

下記のような回路を構築しました。電源は直流5Vです。トランジスタは2SC5658を使用しました。

シミュレーション結果は下記のようになります。

アナログ回路(7)-コンデンサ(RC回路)

前回は、ダイオードを使用して、AND論理回路を構築しました。前回の内容は下記のリンクを参照してください。

アナログ回路(6)-AND論理回路

今回は、CR回路を作成して使用して、コンデンサの動作をみていこうと思います。

使用する環境は下記のとおりです。

  • Windows10
  • LTspice XVII

下記のようなCR回路を構築しました。抵抗は 2kΩ、コンデンサは 100μF です。

電源は下記のような設定になっています。

  • PULSE
  • Vinitial[V]:0
  • Von[V]:5
  • Trise[s]:0.0001m
  • Tfall[s]:0.0001m
  • Ton[s]:1
  • Tperiod[s]:2

シミュレーション結果は下記のようになります。

1秒後には、電圧は 5V となっておりコンデンサに電気が充電したと思います。それでは、抵抗を 5kΩにしてみます。シミュレーション結果は下記のようになります。

1秒後には 3.062Vになっています。コンデンサは充電完了していません。充電にはもう少し時間が必要なようです。この回路は積分の働きをすることから積分回路とも呼ばれます。

このCR回路ですが式であらわしてみたいと思います。このCR回路を式で表すと下記のようになります。

アナログ回路(6)-AND論理回路

前回は、ダイオードを使用して、OR論理回路を構築しました。前回の内容は下記のリンクを参照してください。

アナログ回路(5)-OR論理回路

今回は、ダイオードを使用して、AND論理回路を構築しようと思います。

使用する環境は下記のとおりです。

  • Windows10
  • LTspice XVII

作成するAND論理回路は下記のような論理にしようと思います。

それでは、LTspiceを使用して、回路図を作成して、回路を作成したらシミュレーションを行いたいと思います。

下記のような回路を構築しました。VCCは 5V です。SW1とSW2は、電圧が1V以下の場合はOFF、電圧が1Vを超える場合はONになります。LEDには電流を20mA流すようにしたいと思います。各種抵抗値は、SW1をON又はSW2をONの片方ON時で抵抗の抵抗値を設定しました。LEDに電流が流れるSW1をOFF、SW2をOFFを想定して、抵抗の抵抗値を設定しました。

SW1をON、SW2をONの状態のシミュレーション結果は下記のようになります。LED(D3)には電流がほぼ流れないので、LEDは点灯しません。

SW1をON、SW2をOFFの状態のシミュレーション結果は下記のようになります。LED(D3)には電流がほぼ流れないので、LEDは点灯しません。

SW1をOFF、SW2をONの状態のシミュレーション結果は下記のようになります。LED(D3)には電流がほぼ流れないので、LEDは点灯しません。

SW1をOFF、SW2をOFFの状態のシミュレーション結果は下記のようになります。LED(D3)には 0.0195018 mA 電流が流れるので、LEDは点灯します。

アナログ回路(5)-OR論理回路

前回は、ダイオードを使用して、交流を直流に変換する回路を構築しました。前回の内容は下記のリンクを参照してください。

アナログ回路(4)-ダイオードブリッジ回路

今回は、ダイオードを使用して、OR論理回路を構築しようと思います。

使用する環境は下記のとおりです。

  • Windows10
  • LTspice XVII

作成するOR論理回路は下記のような論理にしようと思います。

それでは、LTspiceを使用して、回路図を作成して、回路を作成したらシミュレーションを行いたいと思います。

下記のような回路を構築しました。VCCは 5V です。SW1とSW2は、電圧が1V以下の場合はOFF、電圧が1Vを超える場合はONになります。LEDには電流を20mA流すようにしたいと思います。各種抵抗値は、SW1をON又はSW2をONの片方ON時で抵抗の抵抗値を設定しました。

SW1をON、SW2をONの状態のシミュレーション結果は下記のようになります。LED(D3)には電流がほぼ流れないので、LEDは点灯しません。

SW1をON、SW2をOFFの状態のシミュレーション結果は下記のようになります。LED(D3)には 0.0192402 mA 電流が流れるので、LEDは点灯します。

SW1をOFF、SW2をONの状態のシミュレーション結果は下記のようになります。LED(D3)には 0.0192402 mA 電流が流れるので、LEDは点灯します。

SW1をOFF、SW2をOFFの状態のシミュレーション結果は下記のようになります。LED(D3)には 0.0234849 mA 電流が流れるので、LEDは点灯します。

SW1をOFF、SW2をOFFを想定して、抵抗の抵抗値を設定していないので、設計値の20 mAから少々外れた値になっています。今回は、使用しているLEDの絶対定格 25mA を超えていないのでよしとします。