JP2011008524A - Design support device and design support method - Google Patents
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Abstract
【課題】EMI放射の低減を考慮したプリント回路基板上へのICの配置位置の決定を支援することができる設計支援装置を実現する。
【解決手段】電流算出部133は、各ICの各ドライバ(各出力ピン)から流れる電流の値を周波数帯域毎に算出する。電流向き決定部134は、プリント回路基板上に搭載される全てのICの全ての出力ピンおよび全ての入力ピンを抽出し、そして、抽出された出力ピン毎に電流の向きを決定する。電流ベクトル算出部135は、各出力ピンから流れる電流の値および当該電流の向きを示す電流ベクトルを周波数帯域毎に算出する。合成ベクトル算出部136は、同一の周波数帯域に対応する電流ベクトル同士の和を示す合成ベクトルを周波数帯域毎に算出する。EMI評価部137は、算出された各周波数帯域の合成ベクトルの大きさに基づいて、プリント回路基板の電磁放射の予測値を出力する。
【選択図】図1A design support apparatus capable of supporting determination of an IC placement position on a printed circuit board in consideration of reduction of EMI radiation is realized.
A current calculation unit 133 calculates a value of a current flowing from each driver (each output pin) of each IC for each frequency band. The current direction determination unit 134 extracts all output pins and all input pins of all ICs mounted on the printed circuit board, and determines the current direction for each extracted output pin. The current vector calculation unit 135 calculates a value of a current flowing from each output pin and a current vector indicating the direction of the current for each frequency band. The combined vector calculation unit 136 calculates a combined vector indicating the sum of current vectors corresponding to the same frequency band for each frequency band. The EMI evaluation unit 137 outputs a predicted value of the electromagnetic radiation of the printed circuit board based on the calculated magnitude of the combined vector of each frequency band.
[Selection] Figure 1
Description
本発明はコンピュータ用のプリント回路基板のような工業製品の設計を支援する設計支援装置および設計支援方法に関する。 The present invention relates to a design support apparatus and a design support method for supporting the design of industrial products such as printed circuit boards for computers.
近年、工業製品の設計を支援する各種CAD(Computer aided design)システムが開発されている。コンピュータ用のプリント回路基板の設計においては、プリント回路基板上への各種部品の配置位置は、通常、部品の高さ制限等の制約を考慮して決められることが多い。ところで、最近のパーソナルコンピュータでは、CPUおよびチップセットの高速化が進められており、また周辺デバイスとの通信のための高速信号インタフェースの搭載も進められている。このため、コンピュータ用のプリント回路基板の設計/製造に際しては、電磁障害(EMI)に対する対策が極めて重要になってきている。EMI放射の要因の一つとして、ループアンテナが挙げられる。ループアンテナは、プリント回路基板上の伝送線路を流れる電流とリファレンス層上を流れるリターン電流とによって形成される。 In recent years, various CAD (Computer Aided Design) systems that support the design of industrial products have been developed. In designing a printed circuit board for a computer, the arrangement positions of various components on the printed circuit board are usually determined in consideration of constraints such as the height limit of the components. By the way, in recent personal computers, CPUs and chipsets have been increased in speed, and high-speed signal interfaces for communication with peripheral devices have also been installed. For this reason, countermeasures against electromagnetic interference (EMI) have become extremely important when designing / manufacturing printed circuit boards for computers. One factor of EMI radiation is a loop antenna. The loop antenna is formed by a current flowing through the transmission line on the printed circuit board and a return current flowing through the reference layer.
特許文献1には、回路電流および回路周波数に基づいて基板上の回路それぞれを周波数毎にグルーピングし、このグルーピングによって得られる各回路ブロックに対してその回路ブロックの周波数帯域に対応するEMI対策を施すシステムが開示されている。
In
しかし、特許文献1のシステムでは、基板全体のEMI放射そのものを低減するための部品配置については考慮されていない。ICのような部品それぞれの配置位置によっては、電流分布の偏り等に起因して基板全体のEMI放射が増大する可能性がある。したがって、基板全体のEMI放射そのものを低減可能な部品配置を支援可能な新たな技術の実現が必要である。
However, in the system of
本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、EMI放射の低減を考慮したプリント回路基板上へのICそれぞれの配置位置の決定を支援することができる設計支援装置および設計支援方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and provides a design support apparatus and a design support method capable of supporting the determination of the placement positions of ICs on a printed circuit board in consideration of reduction of EMI radiation. The purpose is to provide.
上述の課題を解決するため、本発明の設計支援装置は、入力装置の操作に応じて、複数の集積回路(IC)それぞれが配置されるプリント回路基板上の位置を指定する指定手段と、前記各ICのモデル情報と前記複数のICのピン間の接続関係を示す接続情報とを格納する記憶装置と、前記モデル情報に基づいて、前記複数のICそれぞれの出力ピンの各々から流れる電流の値を周波数帯域毎に算出する電流算出手段と、前記接続情報と前記複数のICそれぞれの指定された位置とに基づいて、前記出力ピンの各々から流れる電流の向きを決定する電流向き決定手段と、前記出力ピンの各々から流れる電流の値および当該電流の向きを示す電流ベクトルを前記周波数帯域毎に算出する電流ベクトル算出手段と、同一の周波数帯域に対応する電流ベクトル同士の和を示す合成ベクトルを、前記周波数帯域毎に算出する合成ベクトル算出手段と、前記算出された前記各周波数帯域の合成ベクトルの大きさに基づいて、前記プリント回路基板の電磁放射の予測値を出力する出力手段とを具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a design support apparatus according to the present invention includes a designation unit that designates a position on a printed circuit board in which each of a plurality of integrated circuits (ICs) is arranged according to an operation of an input device, A storage device that stores model information of each IC and connection information indicating a connection relationship between the pins of the plurality of ICs, and a value of a current flowing from each output pin of each of the plurality of ICs based on the model information Current direction calculating means for calculating current direction from each of the output pins based on the connection information and designated positions of each of the plurality of ICs; Current vector calculation means for calculating a current vector indicating the value of current flowing from each of the output pins and the direction of the current for each frequency band, and a current vector corresponding to the same frequency band A combined vector calculation means for calculating a combined vector indicating the sum of the vectors for each frequency band, and prediction of electromagnetic radiation of the printed circuit board based on the calculated combined vector size of each frequency band Output means for outputting a value.
本発明によれば、EMI放射の低減を考慮したプリント回路基板上へのICの配置位置の決定を支援することができる。 According to the present invention, it is possible to assist the determination of the placement position of the IC on the printed circuit board in consideration of the reduction of EMI radiation.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本発明の一実施形態に係る設計支援装置の構成例が示されている。この設計支援装置は、工業製品の設計支援および当該設計の検証を支援するためのCAD装置であり、例えば、コンピュータのシステムボードとして用いられるプリント回路基板(PCB)を含む製品の設計支援のために用いられる。この設計支援装置は、プリント回路基板全体のEMI放射そのものを低減するための部品配置を支援するための機能を有している。 FIG. 1 shows a configuration example of a design support apparatus according to an embodiment of the present invention. This design support apparatus is a CAD apparatus for supporting design support of industrial products and verification of the design. For example, for design support of products including a printed circuit board (PCB) used as a system board of a computer. Used. This design support apparatus has a function for supporting component placement for reducing EMI radiation itself of the entire printed circuit board.
設計支援装置は、コンピュータによって実現されている。この設計支援装置は、入力装置11、システム本体12、表示装置13を備えている。入力装置11は、コンピュータのキーボードまたはマウスなどである。表示装置13はコンピュータのディスプレイである。システム本体12は、例えば、コンピュータのCPU、メモリ、I/Oコントローラ等によって実現されている。システム本体12は、主処理部121と記憶装置122とを含んでいる。主処理部121は設計支援機能を実行するための演算処理部であり、例えば、コンピュータのCPUによって実行される設計支援プログラムによって実現されている。記憶装置122は、例えばハードディスクドライブのような記憶装置によって実現されている。記憶装置122は、設計対象のプリント回路基板の設計情報を格納する。この設計情報には、例えば、基板形状情報、LSIモデル情報、LSI配置情報、ピン情報、接続情報等が含まれる。
The design support apparatus is realized by a computer. This design support apparatus includes an
基板形状情報は、設計対象のプリント回路基板の形状および寸法を示すデータである。本実施形態では、例えば、多層配線基板が設計対象のプリント回路基板として用いられる。LSIモデル情報およびピン情報は、プリント回路基板上に配置すべき部品である、LSIのような集積回路(IC)それぞれの部品を定義するモデル情報である。LSIモデル情報は、集積回路(IC)それぞれの電気モデルを定義したデータを含む。電気モデルはプリント回路基板上の各ICの動作(各ドライバの出力電圧波形データ、等)を各ICが有するピン単位で示すためのモデルデータである。この電気モデルにより、各IC内の各ドライバ回路の動作をシミュレーションすることができる。電気モデルとしては、IBIS(I/O Buffer Information Specification)モデル、またはSPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)モデルを使用することができる。また、各ピンに対応する出力電圧波形のような実測値を、電気モデルとして使用することもできる。また、LSIモデル情報は、各ICの部品形状(形状、寸法、各ピンの位置)を示す部品ライブラリ情報も含み得る。ピン情報は、各ICが有するピンそれぞれについて、そのピンが信号を出力するための出力ピンまたは信号を入力するための入力ピンのいずれであるかを示すピン定義データである。ピン情報は、信号の出力および信号の入力の双方に共用されるI/Oピンを定義することもできる。 The board shape information is data indicating the shape and dimensions of the printed circuit board to be designed. In the present embodiment, for example, a multilayer wiring board is used as a printed circuit board to be designed. The LSI model information and the pin information are model information that defines each component of an integrated circuit (IC) such as an LSI that is a component to be placed on the printed circuit board. The LSI model information includes data defining an electrical model of each integrated circuit (IC). The electrical model is model data for indicating the operation (output voltage waveform data of each driver, etc.) of each IC on the printed circuit board in units of pins of each IC. With this electrical model, it is possible to simulate the operation of each driver circuit in each IC. As the electrical model, an IBIS (I / O Buffer Information Specification) model or a SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) model can be used. In addition, an actual measurement value such as an output voltage waveform corresponding to each pin can be used as an electrical model. The LSI model information may also include component library information indicating the component shape (shape, dimension, position of each pin) of each IC. The pin information is pin definition data indicating, for each pin included in each IC, whether the pin is an output pin for outputting a signal or an input pin for inputting a signal. Pin information can also define I / O pins that are shared for both signal output and signal input.
LSI配置情報は、各ICが配置されるべきプリント回路基板上の配置位置を示す座標データである。オペレータ(設計者)は、入力装置11を操作することにより、プリント回路基板上の各ICの配置位置を指定することができる。オペレータ(設計者)による入力装置11の操作によって指定された各ICの配置位置を示す座標情報はLSI配置情報として記憶装置122に格納される。接続情報は、複数のICのピン間の論理的な接続関係(入出力関係)を示すデータである。例えば、接続情報は、各ICの出力ピンのピン番号毎に、そのピン番号の接続先となる別のICの入力ピンのピン番号を示す。
The LSI placement information is coordinate data indicating the placement position on the printed circuit board where each IC is to be placed. An operator (designer) can designate the position of each IC on the printed circuit board by operating the
設計支援装置は、プリント回路基板上への各ICの配置位置を決定する段階で、現在の部品配置に対応するプリント回路基板全体のEMI放射の量を(簡易的に)算出し、その算出結果を用いてICそれぞれの配置位置の評価または最適化を行う部品配置支援機能を有している。この部品配置支援機能においては、EMI放射の要因として、例えばループアンテナが考慮される。 The design support apparatus calculates (simplely) the amount of EMI radiation of the entire printed circuit board corresponding to the current component arrangement at the stage of determining the arrangement position of each IC on the printed circuit board, and the calculation result The component placement support function is used to evaluate or optimize the placement position of each IC. In this component arrangement support function, for example, a loop antenna is considered as a factor of EMI radiation.
図2には、このループアンテナの例が示されている。図2に示されているように、プリント回路基板上に配置されるIC内のドライバ回路101は、プリント回路基板の配線層上の伝送線路100を介して、プリント回路基板上の別のIC内のレシーバ回路102に接続される。この場合、ドライバ回路101が信号をレシーバ回路102へ送信する時、その信号波形に応じた電流が伝送線路100を介してドライバ回路101からレシーバ回路102に流れる。さらに、レシーバ回路102からドライバ回路101には、プリント回路基板内の内層であるリファレンスプレーン(グランドプレーン等)200を介してリターン電流が流れる。このように、プリント回路基板の配線層上を流れる電流とプリント回路基板のリファレンス層上を流れるリターン電流とによってループアンテナが形成され、このループアンテナによって磁界(rot H)が発生される。ループアンテナの磁界(rot H)の方向は、配線層上を流れる電流の向きを反時計回りに90度回転させた向きとなる。本実施形態の部品配置支援機能は、プリント回路基板上に形成されるループアンテナそれぞれによるEMIの影響ができるだけ相殺されるように、ループアンテナそれぞれに対応する電流(電流値)とその電流の向きとに基づいて、部品配置を支援する。
FIG. 2 shows an example of this loop antenna. As shown in FIG. 2, the
より具体的には、本実施形態の部品配置支援機能は、現在の部品配置に対応するプリント回路基板全体のEMI放射量を予測する。本実施形態では、システムボードの設計情報と現在の部品配置とに基づいて、プリント回路基板上に配置されるICそれぞれに対応する全ての出力ピンの各々の出力電流およびその出力電流の向きを示す電流ベクトルが求められる。そして、全ての出力ピンそれぞれに対応する電流ベクトルの和である合成ベクトルの大きさが算出される。本実施形態では、この合成ベクトルの大きさに基づいて、プリント回路基板全体のEMI放射量の予測値が求められる。なお、必ずしも全てのICの全ての出力ピンの電流ベクトルを算出する必要はなく、例えば、出力電流が比較的大きい幾つかのIC(例えば、CPU、チップセット、メモリ、等)についてのみ、それら各ICの出力ピンの電流ベクトルを算出してもよい。 More specifically, the component placement support function of the present embodiment predicts the EMI radiation amount of the entire printed circuit board corresponding to the current component placement. In the present embodiment, the output currents of all the output pins corresponding to the ICs arranged on the printed circuit board and the directions of the output currents are shown based on the design information of the system board and the current component arrangement. A current vector is determined. Then, the magnitude of the combined vector that is the sum of the current vectors corresponding to all the output pins is calculated. In the present embodiment, a predicted value of the EMI radiation amount of the entire printed circuit board is obtained based on the magnitude of this combined vector. Note that it is not always necessary to calculate the current vectors of all the output pins of all the ICs. For example, only for some ICs (for example, CPU, chipset, memory, etc.) having a relatively large output current. The current vector of the output pin of the IC may be calculated.
合成ベクトルの大きさは、電流が流れる向きの偏りの度合いを表す。電流が流れる向きの偏りが強いほど、プリント回路基板全体のEMI放射量は大きくなる可能性がある。したがって、合成ベクトルの大きさができるだけ小さくなるように、プリント回路基板上でのICそれぞれの配置位置を決定することにより、ループアンテナそれぞれによるEMIの影響を相殺することができ、基板全体のEMI放射そのものを低減することができる。 The magnitude of the combined vector represents the degree of bias in the direction in which current flows. The stronger the bias in the direction of current flow, the greater the amount of EMI radiation across the printed circuit board. Therefore, by determining the position of each IC on the printed circuit board so that the size of the combined vector becomes as small as possible, the influence of EMI by each loop antenna can be offset, and the EMI radiation of the entire board can be canceled. It can be reduced.
ループアンテナにおいては、配線層上を流れる電流の向きとリファレンスプレーン(またはリファレンス層)を流れる電流の向きは互いに逆である。このため、電流ベクトルの算出に際しては、各出力ピンから流れる電流、つまり配線層上を流れる電流のみを考慮すればよい。 In the loop antenna, the direction of current flowing on the wiring layer and the direction of current flowing on the reference plane (or reference layer) are opposite to each other. For this reason, when calculating the current vector, only the current flowing from each output pin, that is, the current flowing on the wiring layer need only be considered.
主処理部121は、上述の部品配置支援機能を実現するために、図1に示されているように、入力処理部131、部品配置処理部132、電流算出部133、電流向き決定部134、電流ベクトル算出部135、合成ベクトル算出部136、EMI評価部137、表示処理部138、および部品配置変更部139を備えている。入力処理部131は、入力装置11から入力されるデータおよびコマンド(CAD操作コマンド)を処理するために使用される。
In order to realize the above-described component placement support function, the
部品配置処理部132は、ユーザによる入力装置11の操作に応じて、複数の集積回路(IC)それぞれが配置されるべきプリント回路基板上の配置位置を指定する。ユーザは、例えば、マウスのようなポインティングデバイスを操作して、表示装置13の設計画面上に表示されるプリント回路基板の画像上の任意の位置に、各ICに対応するオブジェクトを移動させることによって、各ICの配置位置を指定することができる。部品配置処理部132は、各ICの指定された配置位置に対応するプリント回路基板上の位置を示す座標データを生成し、その生成した座標データをLSI配置情報として記憶装置122に格納する。
The component
電流算出部133は、記憶装置122からLSIモデル情報を読み出し、読み出したLSIモデル情報に基づいて、プリント回路基板に配置される複数のICの各出力ピンから流れる電流の値を周波数帯域毎に算出する。各出力ピンから流れる電流の値の算出方法の例を図3に示す。図3においては、各出力ピンの出力電圧信号の立ち上がり波形或いは立下り波形に基づいてトランジエント(Transient)解析が実行される。出力電圧信号の立ち上がり波形或いは立下り波形は、LSIモデル情報に含まれる各出力ピンの出力電圧波形データによって与えられる。トランジエント(Transient)解析により、出力電圧信号の波形(過度応答波形)を出力電流の波形(過度応答波形)に変換することができる。この出力電流の波形に対する周波数解析を例えばフーリエ変換(FFT)を用いて実行することにより、時間に対する電流値の分布を示す出力電流の波形は、周波数に対する電流値の大きさの分布を示す周波数特性情報に変換されるので、各出力ピンから流れる電流の値を周波数帯域毎に算出することができる。どの出力ピンからの電流も同一のプリント回路基板の配線層を介して流れる。このため、トランジエント解析では、どの出力ピンの出力電流の算出に際しても、同じインダクタンス値および同じキャパシタンス値を用いればよい。
The
本実施形態では、例えば0〜1GHzの周波数範囲が、EMI対策を施すべき周波数範囲として用いられる。この場合、0〜1GHzの周波数範囲は、各々が所定の帯域幅を有する連続した複数の周波数帯域に分割される。もし帯域幅が20MHzであるならば、0〜1GHzの周波数範囲は、連続する50個の周波数帯域(FB1〜FB50)に分割される。電流算出部133は、各出力ピンの出力電流の値を50個の周波数帯域(FB1〜FB50)それぞれについて求めることができる。換言すれば、50個の周波数帯域(FB1〜FB50)に対する電流の分布が出力ピン毎に求められることになる。
In the present embodiment, for example, a frequency range of 0 to 1 GHz is used as a frequency range to be subjected to EMI countermeasures. In this case, the frequency range of 0 to 1 GHz is divided into a plurality of continuous frequency bands each having a predetermined bandwidth. If the bandwidth is 20 MHz, the frequency range of 0 to 1 GHz is divided into 50 continuous frequency bands (FB1 to FB50). The
電流向き決定部134は、記憶装置122から接続情報を読み出し、読み出した接続情報と、部品配置処理部132によって指定された複数のICそれぞれの配置位置とに基づいて、複数の出力ピンの各々から流れる電流の向き(電流向き)を決定する。この場合、電流向き決定部134は、出力ピン毎に、当該出力ピンと当該出力ピンの接続先の入力ピンとの間を結ぶ直線の向きを、当該出力ピンから流れる電流の向きとして決定する。
The current
なお、必ずしも、プリント回路基板上に搭載されるべき全てのICの出力ピンそれぞれに対応する出力電流の向きを決定しなくてもよい。例えば、全てのICから、出力電流が基準値よりも大きい特定の幾つかのICを抽出し、それら抽出されたICの出力ピンそれぞれに対応する出力電流の向きを決定してもよい。 Note that it is not always necessary to determine the direction of the output current corresponding to each output pin of all the ICs to be mounted on the printed circuit board. For example, some specific ICs whose output current is larger than a reference value may be extracted from all the ICs, and the direction of the output current corresponding to each of the output pins of the extracted ICs may be determined.
電流向きを決定する処理の例を図4に示す。図4では、配線層およびリファレンスプレーンを含む多層構造のプリント回路基板300上に3つのIC301,302,303が図示のように配置されている場合が想定されている。図4において、記号“O”はICの出力ピンを示し、記号“I”はICの入力ピンを示している。電流向き決定部134は、図4に示されているように、あるICのドライバのピン(出力ピン)と他のICのレシーバのピン(入力ピン)との間を、出力ピンから入力ピンに向かう直線で結び、その直線の向きを、その出力ピンの出力電流が流れる向きとして決定する。どのICの出力ピンがどのICの入力ピンに接続されるかは上述の接続情報で与えられる。なお、もし接続情報が単にピン間の接続のみを示し、入出力関係に関する情報を含まない場合には、電流向き決定部134は、ピン情報と接続情報の双方を記憶装置122から読み出すことによって、電流向きを決定する。
An example of the process for determining the current direction is shown in FIG. In FIG. 4, it is assumed that three
実際には、出力電流は伝送線路のパターンに沿って流れる。しかし、本実施形態の部品配置支援機能は部品配置の段階で実行されるものであるので、各出力ピンから流れる電流のおおよその向きのみを把握できれば十分である。よって、本実施形態では、出力ピンから入力ピンに向かう直線の向きが、その出力ピンから流れる電流の向きとして使用される。 In practice, the output current flows along the pattern of the transmission line. However, since the component placement support function of this embodiment is executed at the stage of component placement, it is sufficient if only the approximate direction of the current flowing from each output pin can be grasped. Therefore, in this embodiment, the direction of the straight line from the output pin to the input pin is used as the direction of the current flowing from the output pin.
いま、接続情報(または接続情報とピン情報)によってIC301の出力ピン401とIC302の入力ピン404とが接続されることが示される場合を想定する。この場合、電流向き決定部134は、例えば、IC301の出力ピン401とIC302の入力ピン404との間を出力ピン401から入力ピン404に向かう直線で結び、その直線の向きを、出力ピン401の出力電流が流れる向きとして決定する。出力ピン401の出力電流の向き(D1)は、例えば、設計画面上の2次元座標系(x,y)を用いて、以下の式で表すことが出来る。
Assume that the connection information (or connection information and pin information) indicates that the
D1 =(x2-x1,y2-y1)
ここで、(x1,y1)は出力ピン401のプリント回路基板上の位置を示す座標である。(x2,y2)は入力ピン402のプリント回路基板上の位置を示す座標である。出力ピン401の座標(x1,y1)は、例えば、IC301のLSI配置情報とIC301のLSIモデル情報内の部品ライブラリ情報とから求めることが出来る。同様に、入力ピン402の座標(x2,y2)も、例えば、IC302の配置位置を示す座標とIC302の部品モデル情報とから求めることが出来る。
D1 = (x2-x1, y2-y1)
Here, (x1, y1) is a coordinate indicating the position of the
接続情報(または接続情報とピン情報)によってIC303の出力ピン406とIC301の入力ピン403とが接続されることが示されるならば、電流向き決定部134は、IC303の出力ピン406とIC301の入力ピン403との間を出力ピン406から入力ピン403に向かう直線で結び、その直線の向きを、出力ピン406から流れる電流の向きとして決定する。双方向ピン(I/Oピン)間の接続については、それらI/Oピン間を両方向に結べばよい。
If the connection information (or connection information and pin information) indicates that the
電流ベクトル算出部135は、電流算出部133によって出力ピン毎に算出された出力電流と、電流向き決定部134によって出力ピン毎に決定された出力電流の向きとを用いて、各出力ピンに対応する電流ベクトルを上述の周波数帯域FB毎に算出する。つまり、1個の出力ピン当たり、周波数帯域(FB1〜FB50)の数と同数の50個の電流ベクトルが求められる。各電流ベクトルは、ある周波数帯域FBの出力電流の値[mA]とその出力電流の向き[x,y]とを示す。この電流ベクトルは、出力電流の水平方向成分(Ix)と出力電流の垂直方向成分(Iy)とによって表現することも出来る。
The current
電流ベクトルの例を図5に示す。図5においては、出力ピン401から流れる出力電流の値およびその電流向きを示す電流ベクトルと、出力ピン406から流れる出力電流の値およびその電流向きを示す電流ベクトルとがそれぞれ太線の矢印によって模式的に示されている。I/Oピン間には互いに逆向きの電流が流れるので、I/Oピンから出力される電流に対応する電流ベクトルとそのI/Oピンに入力される電流に対応する電流ベクトルとの和は零となる。よって、各I/Oピンについては、電流ベクトル算出対象から除外することができる。
An example of the current vector is shown in FIG. In FIG. 5, the value of the output current flowing from the
図1の合成ベクトル算出部136は、同一の周波数帯域FBに対応する電流ベクトル同士の和を示す合成ベクトルを、上述の周波数帯域FB1〜FB50の各々について算出する。つまり、上述の50個の周波数帯域FB1〜FB50それぞれに対応する50個の合成ベクトルが算出される。例えば、300MHzから320MHzの帯域を持つ周波数帯域FB16に対応する合成ベクトルは、その周波数帯域(300MHzから320MHz)に属する電流値それぞれに対応する全ての電流ベクトルの和によって求められる。また、320MHzから340MHzの帯域を持つ周波数帯域FB17に対応する合成ベクトルは、その周波数帯域(320MHzから340MHz)に属する電流値それぞれに対応する全ての電流ベクトルの和によって求められる。 1 calculates a combined vector indicating the sum of current vectors corresponding to the same frequency band FB for each of the above-described frequency bands FB1 to FB50. That is, 50 composite vectors corresponding to the 50 frequency bands FB1 to FB50 described above are calculated. For example, the combined vector corresponding to the frequency band FB16 having a band from 300 MHz to 320 MHz is obtained by the sum of all current vectors corresponding to the respective current values belonging to the frequency band (300 MHz to 320 MHz). Further, the combined vector corresponding to the frequency band FB17 having a band from 320 MHz to 340 MHz is obtained by the sum of all current vectors corresponding to the current values belonging to the frequency band (320 MHz to 340 MHz).
図6には、合成ベクトルの例として、出力ピン401の出力電流に対応する電流ベクトルと、出力ピン406の出力電流に対応する電流ベクトルとの和を示す合成ベクトルが示されている。もし同一の周波数帯域に対応する2つの電流の向きが互いに逆向きであるならば、それら電流それぞれに対応する合成ベクトルの大きさは小さくなる。このことは、それら電流それぞれに起因するEMIが相殺されることを意味している。本実施形態では、同一の周波数帯域に対応する電流ベクトル同士の和が周波数帯域毎に算出されるので、部品配置によるEMIの相殺効果を考慮した状態で、EMI放射量を周波数帯域毎に算出することができる。
FIG. 6 shows a combined vector indicating the sum of a current vector corresponding to the output current of the
図1のEMI評価部137は、合成ベクトル算出部136によって算出された各周波数帯域の合成ベクトルの大きさに基づいてプリント回路基板全体のEMI予測値(電磁放射の予測値)を出力する。このEMI予測値は、ユーザによって指定された、ICそれぞれの現在の配置位置に対応する電磁障害に関する評価値として、表示処理部138によってディスプレイ(表示装置13の設計画面上)に表示される。EMI予測値は、プリント回路基板全体からのEMI放射量(電磁放射の強度)、またはEMI放射量およびEMI放射向き(電磁放射の方向)の双方を示す。例えば、50個の周波数帯域(FB1〜FB50)それぞれに対応するEMI放射量の分布(合成ベクトルの大きさの分布)を示すグラフが、電磁放射の予測値(評価値)として表示装置13の設計画面上に表示される。
The
設計者は、設計画面上に表示されたEMI放射量の予測値を見ながら、入力装置11を操作することによってICそれぞれが配置されるべきプリント回路基板上の配置位置を変更することが出来る。なお、合成ベクトルの大きさ(EMI放射量の予測値)が許容値以内に収まるように、部品配置変更部139がICそれぞれの配置位置を自動的に修正するようにしてもよい。
The designer can change the placement position on the printed circuit board where each IC is to be placed by operating the
なお、全ての周波数帯域についてEMI放射量の予測値が許容値以内に収まるようにすることが好ましいものの、高速信号インタフェースによって使用されている周波数帯域のような特定の周波数帯域のみに着目し、その特定の周波数帯域に対応するEMI放射量の予測値のみが許容値以内に収まるように配置位置を修正してもよい。 Although it is preferable that the predicted value of the EMI radiation amount be within an allowable value for all frequency bands, attention is paid only to a specific frequency band such as the frequency band used by the high-speed signal interface. The arrangement position may be modified so that only the predicted value of the EMI radiation amount corresponding to the specific frequency band falls within the allowable value.
また、上述のグラフの代わりに、各合成ベクトルの大きさおよび向きを視覚的に示す矢印のようなオブジェクトを設計画面上に表示してもよい。 Instead of the above-described graph, an object such as an arrow that visually indicates the size and direction of each composite vector may be displayed on the design screen.
次に、図7のフローチャートを参照して、設計支援プログラムによって実行される部品配置支援処理の手順を説明する。 Next, the procedure of the component placement support process executed by the design support program will be described with reference to the flowchart of FIG.
設計支援プログラムは、まず、記憶装置122からLSIモデル情報を読み出し、その読み出したLSIモデル情報に基づいて、各ICの各ドライバ(各出力ピン)から流れる電流の値を周波数帯域毎に算出する(ステップS101)。次いで、設計支援プログラムは、記憶装置122から例えばピン情報と接続情報とを読み出す。そして、設計支援プログラムは、ピン情報と接続情報とに基づいて、プリント回路基板上に搭載される全てのIC(または電流値の大きい幾つかのIC)の全ての出力ピン(ドライバピン)および全ての入力ピン(レシーバピン)を抽出し、そして、抽出された出力ピン毎に電流の向きを決定する(ステップS102)。ステップS102では、例えば、出力ピンからその接続先の入力ピンに向かう直線の向きが、その出力ピンから流れる電流の向きとして決定される。次いで、設計支援プログラムは、各出力ピンから流れる電流の値および当該電流の向きを示す電流ベクトルを周波数帯域毎に算出する(ステップS103)。
First, the design support program reads the LSI model information from the
この後、設計支援プログラムは、同一の周波数帯域に対応する電流ベクトル同士の和を示す合成ベクトルを周波数帯域毎に算出し、算出された前記各周波数帯域の合成ベクトルの大きさに基づいて、プリント回路基板全体の電磁放射の予測値を出力する(ステップS104)。例えば、周波数帯域FB1〜FB50それぞれに対応する合成ベクトルの大きさの分布を示すグラフが、プリント回路基板全体の電磁放射の予測値(評価値)として表示装置13の設計画面上に表示される。また、設計支援プログラムは、電磁放射の予測値と許容値とを比較し、電磁放射の予測値が許容値を超えているか否かを判定する(ステップS105)。電磁放射の予測値が許容値を超えている場合、設計支援プログラムは、IC配置位置を変更するための処理を実行する(ステップS106)。
Thereafter, the design support program calculates a combined vector indicating the sum of current vectors corresponding to the same frequency band for each frequency band, and prints based on the calculated size of the combined vector of each frequency band. A predicted value of electromagnetic radiation of the entire circuit board is output (step S104). For example, a graph indicating the distribution of the magnitude of the combined vector corresponding to each of the frequency bands FB1 to FB50 is displayed on the design screen of the
以上のように、本実施形態の設計支援装置においては、部品配置の段階で、現在の部品配置に起因するプリント回路基板全体のEMI放射の量が(簡易的に)算出され、その算出結果を用いてICそれぞれの配置位置の評価または最適化を行うことが出来る。よって、EMI放射の低減を考慮してプリント回路基板上へのICそれぞれの配置位置を支援することができる。 As described above, in the design support apparatus of this embodiment, the amount of EMI radiation of the entire printed circuit board due to the current component placement is calculated (simplely) at the component placement stage, and the calculation result is It is possible to evaluate or optimize the position of each IC. Therefore, it is possible to support the arrangement positions of the ICs on the printed circuit board in consideration of the reduction of EMI radiation.
また、合成ベクトルによって主な電流の向き(EMI放射の向き)を周波数帯域毎に検出することができるので、そのEMI放射の向きに基づいて、EMI対策を施すべきプリント回路基板上の位置を特定することも出来る。 In addition, since the main current direction (the direction of EMI radiation) can be detected for each frequency band by the combined vector, the position on the printed circuit board where EMI countermeasures should be taken is specified based on the direction of the EMI radiation. You can also
なお、本実施形態の設計支援装置の機能は全てコンピュータプログラムによって実現されているので、このコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じて通常のコンピュータにこのコンピュータプログラムをインストールするだけで、本実施形態と同様の効果を容易に実現することができる。 Since all the functions of the design support apparatus of this embodiment are realized by a computer program, the computer program can be installed in a normal computer through a computer-readable storage medium storing the computer program. The same effect as that of the embodiment can be easily realized.
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine a component suitably in different embodiment.
11…入力装置、12…システム本体、13…表示装置、121…主処理部、122…記憶装置、131…入力処理部、132…部品配置処理部、133…電流算出部、134…電流向き決定部、135…電流ベクトル算出部、136…合成ベクトル算出部、137…EMI評価部、138…表示処理部、139…部品配置変更部。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記各ICのモデル情報と前記複数のICのピン間の接続関係を示す接続情報とを格納する記憶装置と、
前記モデル情報に基づいて、前記複数のICそれぞれの出力ピンの各々から流れる電流の値を周波数帯域毎に算出する電流算出手段と、
前記接続情報と前記複数のICそれぞれの指定された位置とに基づいて、前記出力ピンの各々から流れる電流の向きを決定する電流向き決定手段と、
前記出力ピンの各々から流れる電流の値および当該電流の向きを示す電流ベクトルを前記周波数帯域毎に算出する電流ベクトル算出手段と、
同一の周波数帯域に対応する電流ベクトル同士の和を示す合成ベクトルを、前記周波数帯域毎に算出する合成ベクトル算出手段と、
前記算出された前記各周波数帯域の合成ベクトルの大きさに基づいて、前記プリント回路基板の電磁放射の予測値を出力する出力手段とを具備することを特徴とする設計支援装置。 A designation means for designating a position on a printed circuit board on which each of a plurality of integrated circuits (ICs) is arranged according to an operation of the input device;
A storage device for storing model information of each IC and connection information indicating a connection relationship between pins of the plurality of ICs;
Current calculation means for calculating the value of the current flowing from each of the output pins of each of the plurality of ICs for each frequency band based on the model information;
Current direction determining means for determining a direction of a current flowing from each of the output pins based on the connection information and a designated position of each of the plurality of ICs;
Current vector calculation means for calculating a current vector indicating a value of a current flowing from each of the output pins and a direction of the current for each frequency band; and
A combined vector calculating means for calculating a combined vector indicating a sum of current vectors corresponding to the same frequency band for each frequency band;
A design support apparatus comprising: output means for outputting a predicted value of electromagnetic radiation of the printed circuit board based on the calculated magnitude of the combined vector of each frequency band.
前記コンピュータの入力装置の操作に応じて、複数の集積回路(IC)それぞれが配置される前記プリント回路基板上の位置を指定する指定ステップと、
前記コンピュータの記憶装置に格納された前記各ICのモデル情報に基づいて、前記複数のICそれぞれの出力ピンの各々から流れる電流の値を周波数帯域毎に算出する電流算出ステップと、
前記記憶装置に格納された前記複数のICのピン間の接続関係を示す接続情報と前記指定されたICそれぞれの位置とに基づいて、前記出力ピンの各々から流れる電流の向きを決定する電流向き決定ステップと、
前記出力ピンの各々から流れる電流の値および当該電流の向きを示す電流ベクトルを前記周波数帯域毎に算出する電流ベクトル算出ステップと、
同一の周波数帯域に対応する電流ベクトル同士の和を示す合成ベクトルを、前記周波数帯域毎に算出する合成ベクトル算出ステップと、
前記算出された前記各周波数帯域の合成ベクトルの大きさに基づいて、前記プリント回路基板の電磁放射の予測値を出力する出力ステップとを具備することを特徴とする設計支援方法。 A design support method for supporting the design of a product including a printed circuit board by a computer,
A designation step for designating a position on the printed circuit board where each of a plurality of integrated circuits (ICs) is arranged in accordance with an operation of an input device of the computer;
A current calculation step of calculating a value of a current flowing from each output pin of each of the plurality of ICs for each frequency band based on model information of each IC stored in a storage device of the computer;
A current direction for determining a direction of a current flowing from each of the output pins based on connection information indicating a connection relation between pins of the plurality of ICs stored in the storage device and a position of each of the designated ICs; A decision step;
A current vector calculation step of calculating a current vector indicating a value of a current flowing from each of the output pins and a direction of the current for each frequency band; and
A combined vector calculation step for calculating a combined vector indicating a sum of current vectors corresponding to the same frequency band for each frequency band; and
An output step of outputting a predicted value of the electromagnetic radiation of the printed circuit board based on the calculated magnitude of the combined vector of each frequency band.
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