プリント基板の高速信号伝送不具合・ノイズ対策

貴社の実機における高速信号伝送やノイズの問題同定と改善提案を
行い、試作回数の削減、開発期間の短縮を図ります。

お客様の実機における高速信号伝送やノイズの問題に対して、当社所有の電子計測器やシミュレーションソフトウェアを活用し、問題の同定と改善提案を行っています。また、信号品質やノイズ対策（EMI（放射ノイズ）・EMS（ノイズ耐性）対策）のため、パターン設計前のルール導出や設計後の最適化にも対応しています。
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高速信号伝送・ノイズ対策の対象課題

高速信号伝送におけるデータ誤りが起きている
信号伝送における波形品質が悪い
経験の無い規格や速度帯での基板設計の注意点が分からない
放射ノイズが高い
伝導性ノイズがある
部品の発熱が高い
筐体の熱設計がしたい

高速信号伝送・ノイズ対策の特長

高速信号伝送パターンの特性解析／不具合の改善

実機の信号品質の改善

広帯域なオシロスコープを用いて、データ誤り等の高速信号伝送問題の原因把握を行います。

▶ 【技術資料】高速シリアル伝送における差動クロストークの影響と対策例

波形測定

広帯域サンプリング・オシロスコープ／パルス・ジェネレーターKeysight Technologies 86100C+86112A
／ Keysight Technologies 8133A

高帯域デジタル・オシロスコープKeysight DSA90804A（8GHz帯域, ジッタ測定, DDR2,3 Compliance Test対応）　Probe 1169A(InfiniiMaxII12GHz）, 1134A(InfiniiMax7GHz）

1. 反射、クロストーク、電源電圧変更、伝送損失による信号劣化を見極め、最適な対処法を提案します。プリント基板だけでなく、部品選定や半導体の出力設定等についてもアドバイスします。: 反射・・・・・・・インピーダンス整合されているか？（プリント基板配線、コネクタ、半導体）
クロストーク・・・どの部分でクロストークしているか？（プリント基板配線、コネクタ、半導体）
電源電圧変動・・・電源品質の安定化（コンデンサ追加）、パターン修正の必要性検証
伝送損失・・・・・プリント基板配線やケーブルの損失の正確な見積り
2. DDR3/4やPCI Expressなど伝送規格に遵守した波形品質の検証をします。検証例として、アイマスク、ジッタ、 Tr（立ち上がり時間）/ Tf（立ち下がり時間）、オーバーシュート/アンダーシュートのレポートを提出します。
3. プリント基板だけでなく、部品選定や半導体の出力設定等についてもアドバイスします。

信号伝送経路の特性解析

信号伝送問題の原因同定や、波形シミュレーション用モデル作成のため、広帯域なネットワークアナライザーを用い、プリント基板の伝送損失、特性インピーダンス、クロストークを測定します。

1. TDR測定によるインピーダンス不整合箇所を特定し、改善指針を提示します。
2. コネクタやケーブルのSパラメータを取得し、波形シミュレーションにより伝送品質の妥当性を検証、必要に応じて部品変更の提案まで行います。
3. SDIなど伝送規格に遵守した伝送特性評価を行います。規格不合致の場合には、その原因の同定し、必要に応じて電磁界解析を行い、設計変更案を提示します。

Sパラメーター測定

20GHz 4ポートネットワークアナライザーKeysight Technologies E5071C

ノイズ対策支援　（iNARTE認定EMCエンジニア3名）

近傍電磁界測定

放射ノイズで問題となっている特定周波数のノイズ源の同定し、基板内のノイズの広がり等を評価します。不要な電磁界分布が見られる箇所に、対策部品を追加するなどの対処を行い、改善効果を検証します。

▶ 【事例】プリント基板の放射ノイズ対策

近傍電磁界測定　［AM帯検証も可能］

動作ボード表面を磁界プローブでスキャンして、ボード各ポイントの磁界スペクトラムを測定し、特定周波数における磁界分布図を表示します。

測定条件・基板寸法　500×500mm
・[スキャン範囲 300×300mm]
・部品高さ　20mm以内

近傍磁界強度の測定例 [200～210MHz]

ノイズ伝搬抑制効果の検証

ワークベンチファラデーケージを用いて、放射ノイズとの関連性が高いプリント基板端に伝搬するノイズを定量的に把握すると共に、基板に対策を施し、その効果を確かめます。
電磁界解析による原因調査と対策検討、および、パターン修正によるノイズ低減効果を電磁界解析により事前検証を実施し、効果的な改版指針を導出し、さらなる改版リスクを低減。

コモンモードノイズ測定（ワークベンチファラデーケージ法）

・暗室測定との相関に優れる［予備試験］
・放射源の特定［暗室測定との比較：ケーブル､基板］

熱対策: 現品に対する実測を必要に応じて行い、放熱性に優れた部品配置、基板設計指針を導出します。また、大電流FPGA等を対象としたヒートシンク構造設計や筺体（ネジ止め位置、風穴の形状・サイズ・位置など）を含めた具体的な設計案を提示します。

実績

テーマ	結果
高速DRAMインタフェースの誤動作対策	リアルタイムオシロスコープによるタイミング測定と電源電圧測定により、不具合原因を特定。
高速シリアル伝送の通信品質の改善	波形シミュレーションにより、伝送路の設計改善を提案。
SDI（シリアル・デジタル・インタフェース）等のリターンロス規格対応	リターンロス（S11）の測定により、コネクタ実装部と基板の最適構造を導き、10%改善。
プリント配線板の改版による放射ノイズ規格合致	シミュレーションによるノイズ伝搬経路特定により、放射ノイズを6dBμV/m改善。
プラスチック筺体で覆われた実装品に対する部品配置変更による半導体熱対策	半導体の発熱シミュレーションにより、部品最適配置の提案

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当社のご紹介

プリント基板（プリント配線板）製造30年以上の実績

RITAエレクトロニクスはアイカ工業株式会社のプリント配線板事業が2014年4月に独立して発足したプリント配線板総合メーカーです。
国内の産業機器を中心としたお客様にパターン設計・シミュレーション、試作から量産までのプリント配線板製造・部品調達・実装、およびお客様の開発段階における電気的な性能に関する問題解決（コンサルティング）を行なっております。

保有設備

波形測定	リアルタイムオシロスコープDSA90804A（キーサイト・テクノロジー）
波形・特性インピーダンス測定	サンプリングオシロスコープ＋TDR 86100C＋86112A＋54754A（キーサイト・テクノロジー）
伝送特性測定	ネットワークアナライザーE5071C（キーサイト・テクノロジー）
近傍電磁界測定	EMV-200 （ペリテック）
コモンモードノイズ測定	ファラデーケージ法EMI測定システムFC-1000（東陽テクニカ）

よくある質問

他社製造の基板で動作不良やノイズ規格不合致が起きていますが、コンサルティングを依頼することは可能でしょうか？: 可能です。起きている事象をヒアリングをさせて頂いてから、改善の方向性をご提案させて頂きます。

コンサルティングを依頼する際、どのような情報があればよいでしょうか？: お問合せフォームに起きている事象を記載の上お送りください。不明点は営業担当より個別にヒアリングさせて頂きます。

コンサルティングにはどのような内容とアプローチがありますでしょうか？: 内容については、ノイズ系、伝送線路系（特に高速通信）、熱系があります。アプローチは内容に応じて異なりますが、ノイズ系であれば、シミュレーションでの確認と実機評価による確認の両面から解析を進めます。最終的には、改善策を提供させていただきます。また、弊社で設計・製造サービスを行っておりますので、改善策を盛り込んで製造することも可能です。最も多いのは、弊社に改善から製造までお任せいただく場合となります。