最新のワークフローが支える高速デジタルデザイン | キーサイト

ホワイトペーパー

マルチファンクションやalways-onデバイス／システムが今日の高速デジタル設計のトレンドを牽引しています。新しいスマートデバイスやIoTデバイスは、複雑さが増えた一方で、消費電力が低減し、よりコンパクトで堅牢なパッケージになっているのが特徴です。例えばスマートカーは、センサーを搭載し、強力なオンボードコンピューターを経由して、インターネット、GPS、他の車、信号機などと接続する複雑な通信システムにつながります（図１）。

複雑性、電力、スペースの制約に加え、より高速なデータ転送を目指す競争が続いています。最も一般的な民生品ではすでにギガビットデータスピードを実現させています。クラウドデータは、400Gbイーサネット通信やさらに広い帯域幅を備えたサーバファームの必要性を押し上げています。

設計やテストの要件の急激な増加も、電子回路がより複雑になった原因とされています。例えば5GはLTEよりも20倍のコンフォーマンステストが必要になります。Wi-Fi、Bluetooth®多重無線、デジタルメモリ、そして高速入力／出力が合わされば、膨大なデータ量が現在の設計やテスト構成の管理機能に負担をかけるのは明白です。そしてこれに拍車をかけるのは、世界20以上の地域で電子回路設計者がクリアしなければならない規格の問題です。

電磁波干渉およびコンプライアンスの早期予測の重要性

製品設計サイクルの最終段階で、伝導性エミッションなどのコンプライアンステストに不合格になるのは大きな痛手です。電磁波干渉を減少させるには、コンポーネントを追加したり再設計したりするのが一般的でコストも時間もかかっていました。フィルターの追加や、コンデンサを後付けしたりすると製造コストが増加する一方、電磁波干渉／コンプライアンス(EMI/EMC)の問題修復のため再設計になると生産に遅れが生じ、収益損失につながります。

潜在的なEMIノイズソースに対応するには、設計段階の早い時期に着手することがより効果的です。電源ラインは1つのネットワークとして設計のあらゆるものにつながり、伝導EMIノイズはシステム中に伝搬してしまいます。スイッチングコンバータや負荷需要による高速di/dtトランジェントは、容易に寄生インダクタンスと相互作用し、過度なLdi/dtパワー・レール・ノイズの発生を引き起こします。

HSD向けの電源供給はパワー・インテグリティ(PI)・エンジニアリングの分野へと進化してきました。最新の設計ツールや手法によって、PIエンジニアは潜在的なEMI源のシミュレーション、コンプライアンスを早期予測できるようになりました。寄生効果による設計への影響は、コンプライアンス仕様や設計された性能マージン、そして製造過程の許容範囲に拠るところが大きいです。

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