高速プリント基板設計における重要な10個のポイント
本製品は、2022年8月20日に開催されたセミナを録画・再編集した280分の講義ビデオ(ストリーミング再生)と82頁の講義テキストによるオンライン教材です。本製品をご購入いただくと、講義ビデオ、講義テキストを再生できるURLとパスワードをメールでお知らせいたします。
■本製品のあらまし
本オンライン教材では、GHz超の高速ディジタル回路や高周波アナログ回路の設計者が、無数の基板設計ノウハウの中から、特に重要な10個のポイントをシミュレーションや実験結果を交えて解説します。
多くのディジタル回路が数百Mbps以上で動作するようになり、アナログセンスが不可欠になった現代のハードウェアの信頼性や性能のかぎを握るのは「プリント基板の性能」です。プリント基板上では、電圧、電流、電磁界などのさまざまな物理量が複雑にふるまいます。そのため、パフォーマンスの高い基板を設計できるのは、設計経験が豊富な一部のアナログ技術者に限られています。
本オンライン教材で解説するGPSクロック・ジッタ・クリーナには、GPS受信信号から得られた超高安定クロックを使って極めて周波数精度の高いクロックを生成すると同時に、その信号を使って数百MHzの帯域にも対応できるディジタル変調用の高C/Nクロックが得られる基準クロック源を使用します。製作する基板には、デュアルデジタルPLLによって独立した2系統のジッタクリーニングされた基準周波数を出力するAD9545(アナログ・デバイセズ)を搭載しています。AD9545は、SPIまたはI2Cでコントロールしますが、製作する基板にはマイコンを内蔵し、スタンドアロンで手軽に高精度クロックが得られるボードを目指します。
【講師：
加藤 隆志(
株式会社 ラジアン)】
【企画制作：
ZEPエンジニアリング株式会社】
【ご注意】※本製品は、1人当たり1ライセンスです。
【関連セミナ】・
超高精度－10乗！GPSクロック・ジッタ・クリーナの設計【関連製品】・
GPSクロック・ジッタ・クリーナ[280分解説動画付きキット]“Z-pptGen”・
ミリ波5G対応アップダウンコンバータ MZ-mmCon1”・
実験用800M～6GHz 広帯域90°ハイブリッド・
実験用27.5G-29.5GHzバンドパスフィルタ・
実験用28GHzミリ波パッチ・アンテナ【関連記事】・
自宅で設計・開発！USBミクストシグナルアナライザ Analog Discovery Pro 3000 誕生・
高精度基準搭載＆1GSPS広帯域！プロ用USBマルチ測定器 ADP5250誕生| 動画1 pptGenのキー・デバイス 低ジッタ・クリーナ AD9545 |
| 動画2 ルビジウム発振器と同レベル！pptGenは10－10の超高精度 |
| 動画3 pptGenの使い方 |
演目
(1)つなぐだけ基板設計の問題点
・電源の問題点
・高速ディジタル伝送の問題点
・広帯域アナログ信号伝送の問題点
ほか
(2)電源編
・[ポイント1]パスコンの実装
・[ポイント2]ベタ・パターンの必要性
・[ポイント3]電源回路の応答性
(3)伝送線路編
・[ポイント4]インピーダンス・マッチング
・[ポイント5]クロストーク
・[ポイント6]リターンのケア
(4)クロック回路編
・ジッタの基礎
・シンセサイザの基礎
・ループ・フィルタの基礎
・基準発振源の基礎
●本オンデマンド製品を購入された方へ～視聴リンクとパスワード～
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．
280分講義ビデオ(著作権保護のためパスワードがかけられています)
GPSクロック・ジッタ・クリーナpptGen解説動画.mp4
0:00:10 自己/株式会社ラジアンの紹介
0:03:00 5G実験基地局で使用、GPSクロックジッタ・クリーナ
0:06:00 GPSから得られる高精度クロック
0:09:57 NEO-7M の UART から出力される情報
0:12:03 GPSから得られる高精度クロック
0:13:26 周波数精度とJitter（C/N)
0:15:48 Time Pulse = 10MHz の波形
0:17:24 周波数が高くなるほどC/Nは悪化する
0:19:13 ジッタ，C/Nの悪化はどのような影響がある？
0:25:16 基本1：GPSモジュールで高精度クロックが得られる
0:26:25 PLLシンセサイザ REF の C/N を見せる場合
0:35:48 PLLシンセサイザ VCO の C/N を見せる場合
0:40:08 GPSから得られる高精度クロックのジッタを取り除く
0:41:44 データシートAD9545
0:43:29 AD9545から出力されるジッタ
0:50:11 基本2：狭帯域PLLでREFのジッタを除去できる
0:52:27 これまでのPLLシンセサイザ設計
0:59:41 AD9545評価ボードと評価ソフトウェア
1:01:37 AD9545の設定レジスタを調べる方法
1:04:41 AD9545のStatusを調べる方法
1:07:07 Systemクロックを設定
1:09:41 クロック出力を設定
1:11:23 DPLL Divider の設定
1:13:14 DPLL NCO の設定
1:15:51 DPLL Loop フィルタ周波数の設定
1:19:06 REF入力の設定
1:20:06 基本3：最近の専用チップは評価ソフトを使って設計
1:23:41 VCOの電源はローノイズでなくてはならない
1:31:09 Ultra Low Noize LODのパターン図
1:35:01 基本4：VCOの電源は徹底的にLow Noise化する
1:42:22 実験：ルビジウム内蔵SGと比較して検証する
1:53:16 AD9545 GPS Timepulse Jitter Cleaner Board
2:04:38 伝送路の等価回路
2:12:09 同軸ケーブルの特性インピーダンス
2:16:06 ストリップラインの特性インピーダンス
2:20:18 マイクロストリップラインの特性インピーダンス
2:22:49 マイクロストリップは層間厚の製造バラツキに要注意
2:26:05 ストリップラインの層入替は不整合が起こりやすい
2:29:52 基本5：用途に応じてパターン伝送路を選択する
2:34:26 差動線路のメリット
2:40:57 差動線路をシングルで使用する場合の問題点
2:43:54 今回採用した差動ではない平行線路
2:46:41 差動線路のリターン電流
2:50:00 基本6：差動伝送路を選ぶと良い理由と注意点
2:55:59 マイクロストリップで定在波が発生したらアンテナになる
3:03:07 ベタGNDでも定在波発生に注意
3:10:13 基本7：基板表面の定在波発生はアンテナと同じ
3:13:06 誘電損失の計算方法
3:18:07 表皮効果の計算方法
3:23:43 表皮効果と誘電損失の計算結果
3:27:42 基本8：高周波では基板材料の選択に注意
3:30:45 差動線路を評価する場合の問題
3:38:27 ミックス・モードSパラメータの必要性
3:43:29 Mixed Mode S parameter (3port)算出方法
3:46:26 VNAにMixed Modeを設定する場合
3:48:46 VNAで3ポートSパラメータ測定
3:51:03 Qucs Studio でミックスモード解析
3:57:49 基本9：差動線路の評価にはSパラ・ミックスモードが必須
3:58:56 GPS ANT経路マイクロストリップ 1.5GHz
4:02:44 Stub 1mmの影響を見積もる
4:08:41 Short Stub λ/4は存在が無視できる
4:11:39 SMA水平か垂直か
4:15:25 基本10：GHz帯は意図せぬスタブに注意
4:16:38 AD9545 GPS Clock ボードの操作方法
4:27:04 AD9545 GPS Clock ボードの同期実験
4:30:34 AD9545 GPS Clock 122．88MHz波形
4:33:43 GPSクロック基板の製作はマルツエレック・プロトファクトリが承ります
●82頁 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)
pptgen_material.pdf(全82頁)
●受講対象
・高速ディジタル基板の設計者
・計測用アナログ回路基板設計者
・広帯域な無線通信用の高周波基板設計者
●略歴
1990年 無線通信機器メーカで研究開発．その後，計測器メーカでRF測定機器，半導体試験装置の研究開発
2017年 フリーランスエンジニアとして独立，無線通信機器やSDR機器の受託開発
2019年 株式会社ラジアンとして法人化，現在に至る
●主な著書
1.電波解読マシン Piラジオの製作，トランジスタ技術，2017年1月号 特集，CQ出版社．
2.電波超解像!スペクトラムプロセッサSDR誕生，トランジスタ技術，2018年9月号 特集，CQ出版社．
3.夢のRFコンピュータ・トランシーバ製作，トランジスタ技術，2017年8月号 連載，CQ出版社．
4.信号処理プログラミングで操るソフトウェア無線機＆計測機，2019年春号，トランジスタ技術SPECIAL No.146，CQ出版社．
■関連製品
1.ミリ波5G対応アップ・ダウン・コンバータ MZ-mmCon1
2.MAX10 FPGA搭載USB SDRモジュール MZ-MAX10USBSDR
3.32MSPS FPGA SDRトランシーバ MZ-SDRBlockHF2
4.実験用27.5G-29.5GHzバンド・パス・フィルタMZ-mmBPF1
5.実験用28GHzミリ波パッチ・アンテナ MZ-mmAnt1
6.実験用800M～6GHz 広帯域90°ハイブリッド MZ-Qhybrid
