JP5082793B2

JP5082793B2 - Printed circuit board design support apparatus, printed circuit board design support method, and printed circuit board design support program

Info

Publication number: JP5082793B2
Application number: JP2007298861A
Authority: JP
Inventors: 健森下
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-11-19
Also published as: JP2009123132A

Description

本発明は、プリント基板設計支援装置、プリント基板設計支援方法およびプリント基板設計支援プログラムに関し、特にケーブルから放射される不要電磁波を抑制したプリント基板を設計する際に使用されるプリント基板設計支援装置、プリント基板設計支援方法およびプリント基板設計支援プログラムに関するものである。 The present invention relates to a printed circuit board design support apparatus, a printed circuit board design support method, and a printed circuit board design support program, and more particularly to a printed circuit board design support apparatus used when designing a printed circuit board that suppresses unnecessary electromagnetic waves radiated from a cable. The present invention relates to a printed circuit board design support method and a printed circuit board design support program.

ＬＳＩやＩＣを搭載したプリント回路基板から放射される不要な電磁波は、放送や通信に障害を及ぼしたり、また、他の電子機器に誤動作を引き起こす原因となる。このため、プリント回路基板からの不要な電磁放射を低く抑えることが求められている。
プリント回路基板の製造後に、電磁放射を抑制するための設計変更や対策部品の追加が行われると、大幅なコスト増大を招くため、設計段階で電気特性を解析し、必要に応じて電磁放射を抑制するための対策を講じることが望ましい。
プリント回路基板の電気特性を解析するシミュレーション手法としては、ＦＤＴＤ（ＦｉｎｉｔｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＴｉｍｅＤｏｍａｉｎ）法やモーメント法、有限要素法などの電磁界解析手法や、ＳＰＩＣＥ（ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍｗｉｔｈＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＥｍｐｈａｓｉｓ）などの回路解析手法があり、これらはプリント回路基板の設計において広く使用されている。 Unnecessary electromagnetic waves radiated from a printed circuit board on which an LSI or an IC is mounted may cause troubles in broadcasting or communication, and may cause malfunctions in other electronic devices. For this reason, it is required to suppress unnecessary electromagnetic radiation from the printed circuit board.
If a design change or countermeasure parts are added to suppress electromagnetic radiation after the printed circuit board is manufactured, the cost will increase significantly, so the electrical characteristics will be analyzed at the design stage. It is desirable to take measures to suppress it.
As a simulation method for analyzing the electrical characteristics of the printed circuit board, an electromagnetic field analysis method such as an FDTD (Finite Difference Time Domain) method, a moment method, a finite element method, or a circuit analysis such as SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit). There are approaches, and these are widely used in printed circuit board design.

ところで、プリント回路基板に接続されたケーブルは、ケーブル自身がアンテナとして動作し、高レベルの不要電磁放射を発生することが広く知られている。このケーブルからの放射は、プリント回路基板からケーブルに流れ込んだコモンモード電流が原因である。このため、不要電磁放射を予測するシミュレーションにはコモンモード電流を取り扱うことのできる解析手法を使用する必要がある。
ここで、ＳＰＩＣＥなどの回路解析手法では、コモンモード電流を取り扱うことができない。このため、回路解析手法ではケーブルからの不要電磁放射を計算することはできない。 By the way, it is widely known that a cable connected to a printed circuit board itself operates as an antenna and generates a high level of unnecessary electromagnetic radiation. The radiation from this cable is due to the common mode current flowing into the cable from the printed circuit board. For this reason, it is necessary to use an analysis method capable of handling the common mode current in the simulation for predicting the unnecessary electromagnetic radiation.
Here, a circuit analysis method such as SPICE cannot handle a common mode current. For this reason, circuit analysis techniques cannot calculate unwanted electromagnetic radiation from the cable.

一方、電磁界解析手法では、対象となる系全体をモデル化するため、コモンモード電流によるケーブルからの電磁放射を計算することが可能である。しかし、一般にケーブルを含めたプリント回路基板全体をモデル化して放射電磁界を算出する場合は、膨大なコンピュータメモリと多くの計算時間を必要とする。このため、プリント回路基板の設計段階において、ケーブルからの電磁放射量を予測することや、電磁放射を抑制する対策の効果を検討する目的で、そのようなモデル化による放射電磁界の算出を行うことは、実用的でない。
以上のことから、プリント回路基板の設計段階で不要電磁放射を抑制するため、ケーブルからの不要電磁放射を短時間で計算することのできる解析方法、およびケーブルからの不要電磁放射を抑制するためのプリント基板設計方法が必要とされている。 On the other hand, in the electromagnetic field analysis method, since the entire target system is modeled, it is possible to calculate the electromagnetic radiation from the cable due to the common mode current. However, in general, when a radiated electromagnetic field is calculated by modeling the entire printed circuit board including a cable, a large amount of computer memory and a lot of calculation time are required. Therefore, in the design stage of the printed circuit board, calculation of the radiated electromagnetic field by such modeling is performed for the purpose of predicting the amount of electromagnetic radiation from the cable and examining the effect of measures to suppress electromagnetic radiation. That is not practical.
From the above, in order to suppress unnecessary electromagnetic radiation at the design stage of the printed circuit board, an analysis method capable of calculating unnecessary electromagnetic radiation from the cable in a short time, and to suppress unnecessary electromagnetic radiation from the cable. There is a need for printed circuit board design methods.

このようなケーブルからの不要電磁放射を抑制するためのプリント基板設計方法として、特許文献１に開示された技術がある。特許文献１に記載された技術では、プリント回路基板のレイアウト情報から、電子デバイスと配線とグラウンドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換し、電子デバイスの動作に伴いグラウンドプレーン近傍に発生する電界強度の分布を算出している。そして、この電界強度が弱い部分にケーブルを接続することによってケーブルからの不要電磁放射を抑制している。このように特許文献１に記載されたものでは、プリント回路基板を簡略化し、なおかつケーブルを含めない解析モデルを使用して電磁界解析することにより、短時間でケーブルからの不要電磁放射を抑制する設計指針を得ていた。
ケーブルからの不要電磁放射を短時間で計算するための解析方法としては、特許文献２に開示された技術がある。特許文献２に記載された技術では、電源プレーン端部に発生する電圧変動とケーブルに誘起される電流との関係を表す伝達アドミタンスを算出し、これに基づいて算出されたケーブル上の電流から電磁放射量を計算していた。
特開２００１−３１８９６１号公報特開２００７−１４０８３９号公報 As a printed circuit board design method for suppressing unnecessary electromagnetic radiation from such a cable, there is a technique disclosed in Patent Document 1. In the technique described in Patent Literature 1, an electronic device, wiring, and a ground plane are converted from a layout information of a printed circuit board into a model for electromagnetic field analysis, and an electric field generated in the vicinity of the ground plane in accordance with the operation of the electronic device. The intensity distribution is calculated. And the unnecessary electromagnetic radiation from a cable is suppressed by connecting a cable to the part with this weak electric field strength. In this way, in the one described in Patent Document 1, unnecessary electromagnetic radiation from the cable is suppressed in a short time by simplifying the printed circuit board and performing electromagnetic field analysis using an analysis model that does not include the cable. I got the design guidelines.
As an analysis method for calculating unnecessary electromagnetic radiation from a cable in a short time, there is a technique disclosed in Patent Document 2. In the technique described in Patent Document 2, the transfer admittance representing the relationship between the voltage fluctuation generated at the end of the power plane and the current induced in the cable is calculated, and the electromagnetic current is calculated from the current on the cable calculated based on this. The amount of radiation was calculated.
JP 2001-318961 A JP 2007-140839 A

しかし、特許文献１に記載された方法では、プリント回路基板上のケーブル接続箇所に対する定性的な指針を得ることはできるが、ケーブルからの電磁放射量を定量的に計算することはできない。このため、ケーブルからの電磁放射を抑制する対策の効果を把握することができない。
また、特許文献２の方法では、電源プレーンとグラウンドプレーン間の電圧変動に起因して、ケーブルから放射される電磁放射を計算することができる。而して、プリント回路基板からケーブルにコモンモード電流が流れ込む原因として、電源プレーンとグラウンドプレーン間の電圧変動だけでなく、信号線を流れる電流に対するリターン電流が挙げられる。
ここで、リターン電流とは、信号電流に対応して、そのリターン経路となる電源またはグラウンドプレーンを流れる電流である。リターン経路が無限に大きな導体面、もしくは信号線と完全に対称な構造でない限り、リターン経路にはコモンモード電流が誘起され、ケーブルからの電磁放射を引き起こす。特許文献２に記載された技術では、このようなリターン経路のコモンモード電流に起因するケーブルからの電磁放射を計算することはできない。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、プリント回路基板の信号電流に対するリターン電流に起因して、ケーブルをアンテナとして発生する不要電磁放射を抑えたプリント回路基板の設計に有用なプリント基板設計支援装置、プリント基板設計支援方法およびプリント基板設計支援プログラムを提供することである。 However, with the method described in Patent Document 1, it is possible to obtain a qualitative guide for the cable connection location on the printed circuit board, but it is not possible to quantitatively calculate the amount of electromagnetic radiation from the cable. For this reason, the effect of the countermeasure which suppresses the electromagnetic radiation from a cable cannot be grasped | ascertained.
Moreover, in the method of patent document 2, electromagnetic radiation radiated | emitted from a cable can be calculated resulting from the voltage fluctuation between a power plane and a ground plane. Thus, the cause of the common mode current flowing from the printed circuit board to the cable is not only the voltage fluctuation between the power plane and the ground plane, but also the return current for the current flowing through the signal line.
Here, the return current is a current flowing through a power supply or a ground plane serving as a return path corresponding to the signal current. Unless the return path is an infinitely large conductor surface or a structure that is completely symmetrical with the signal line, a common mode current is induced in the return path, causing electromagnetic radiation from the cable. With the technique described in Patent Document 2, it is not possible to calculate electromagnetic radiation from the cable due to such a common mode current in the return path.
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to suppress unnecessary electromagnetic radiation generated by using a cable as an antenna due to a return current with respect to a signal current of a printed circuit board. Another object of the present invention is to provide a printed circuit board design support apparatus, a printed circuit board design support method, and a printed circuit board design support program that are useful for designing printed circuit boards.

上記した目的を達成するため、本発明によれば、ケーブルが接続されたプリント回路基板における不要電磁波放射の電界強度を予測するためのプリント基板設計支援装置であって、プリント回路基板の信号線を流れる電流を算出する信号電流算出部と、前記信号電流を前記コモンモード電圧として変換するためのインダクタンスを算出するインダクタンス算出部と、前記信号電流算出部で算出した信号電流をリターンプレーン上にコモンモード電圧として変換し、前記コモンモード電圧の値に基づいて、ケーブルに流れる電流を算出するケーブル電流算出部と、前記ケーブル電流算出部で算出したケーブル電流に基づいて、ケーブルから放射される電磁波の電界強度を算出する放射電界算出部と、を有することを特徴とするプリント基板設計支援装置、が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a printed circuit board design support apparatus for predicting the electric field strength of unnecessary electromagnetic radiation in a printed circuit board connected to a cable, wherein a signal line of the printed circuit board is connected. A signal current calculation unit that calculates a flowing current, an inductance calculation unit that calculates an inductance for converting the signal current as the common mode voltage, and a signal current calculated by the signal current calculation unit on a return plane A voltage conversion unit that calculates a current flowing through the cable based on the value of the common mode voltage, and an electric field of an electromagnetic wave radiated from the cable based on the cable current calculated by the cable current calculation unit. A printed circuit board design comprising: a radiation electric field calculation unit for calculating an intensity; Assistance device, is provided.

また、上記した目的を達成するため、本発明によれば、
ケーブルが接続されたプリント回路基板における不要電磁波放射の電界強度を予測するためのプリント基板設計支援方法であって、
信号電流算出部が、プリント回路基板の構造並びに該プリント回路基板に搭載される部品および該プリント回路基板に接続されるケーブルの情報に基づいて、前記プリント回路基板の信号線を流れる電流を算出する信号電流算出過程と、
インダクタンス算出部が、前記信号電流を前記コモンモード電圧として変換するためのリターンプレーンでのインダクタンスを算出するインダクタンス算出過程と、
ケーブル電流部が、前記信号電流算出過程で算出した信号電流をリターンプレーン上にコモンモード電圧として変換し、前記コモンモード電圧の値に基づいて、ケーブルに流れる電流を算出するケーブル電流算出過程と、
放射電界算出部が、前記ケーブル電流算出過程で算出したケーブル電流に基づいて、ケーブルから放射される電磁波の電界強度を算出する放射電界算出過程と、
を有することを特徴とするプリント基板設計支援方法、が提供される。

In order to achieve the above-described object, according to the present invention,
A printed circuit board design support method for predicting the electric field strength of unwanted electromagnetic radiation in a printed circuit board connected to a cable,
The signal current calculation unit calculates the current flowing through the signal line of the printed circuit board based on the structure of the printed circuit board, information on components mounted on the printed circuit board and cables connected to the printed circuit board. Signal current calculation process,
An inductance calculating section for calculating an inductance in a return plane for converting the signal current as the common mode voltage;
A cable current calculation step for converting the signal current calculated in the signal current calculation process as a common mode voltage on a return plane, and calculating a current flowing in the cable based on the value of the common mode voltage ; and
Radiated electric field calculation unit calculates the electric field intensity of the electromagnetic wave radiated from the cable based on the cable current calculated in the cable current calculation process,
There is provided a printed circuit board design support method characterized by comprising:

本発明は、プリント回路基板の信号線を流れる電流を算出し、この算出された信号電流に基づいて、ケーブルに流れる電流を算出し、これに基づいて、ケーブルから放射される電磁波の電界強度を算出するものであるので、本発明によれば、ＦＴＴＤなどの電磁界解析手法を用いることなく、プリント回路基板の信号電流に対するリターン電流に起因してケーブルをアンテナとして発生する不要電磁放射を求めることができる。したがって、本発明によれば、膨大な計算を要することなく、ケーブルをアンテナとする不要電磁放射抑えたプリント回路基板を設計することが可能になる。 The present invention calculates the current flowing through the signal line of the printed circuit board, calculates the current flowing through the cable based on the calculated signal current, and based on this, calculates the electric field strength of the electromagnetic wave radiated from the cable. According to the present invention, unnecessary electromagnetic radiation generated using a cable as an antenna due to a return current with respect to a signal current of a printed circuit board is obtained without using an electromagnetic field analysis method such as FTTD. Can do. Therefore, according to the present invention, it is possible to design a printed circuit board that suppresses unnecessary electromagnetic radiation using a cable as an antenna without requiring enormous calculations.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明のプリント基板設計支援装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係わるプリント基板設計支援装置１０は、レイアウト情報入力部１と、信号電流算出部２と、インダクタンス算出部３と、インダクタンス情報部４と、ケーブル電流算出部５と、放射電界強度算出部６と、表示部７と、から構成される。
レイアウト情報入力部１は、基板形状や、電源−グラウンドプレーンの形状と層構成、信号線の構造、ＬＳＩ、ＩＣ等の半導体素子や抵抗、コンデンサ等の受動素子等の搭載部品、接続されるケーブルの長さと接続位置等のプリント基板の設計データが入力される部分である。
信号電流算出部２は、レイアウト情報入力部１から入力されたレイアウト情報から、信号線とこれに接続されるＬＳＩやＩＣ、抵抗やコンデンサなどの受動素子等を抽出し、抽出した信号線を流れる電流を算出する。
インダクタンス算出部３は、レイアウト情報入力部１から入力されたレイアウト情報に含まれる信号線の構造に基づいて、インダクタンス情報部４に格納されている近似式を用いてリターン経路のインダクタンス値を算出する。
インダクタンス情報部４には、インダクタンス算出部３においてリターン経路のインダクタンス値を算出するために使用する近似式および係数が格納されている。
ケーブル電流算出部５では、信号電流算出部２から供給された信号線を流れる電流を、インダクタンス算出部３から供給されたリターン経路のインダクタンスに関するデータに基づいてコモンモード電圧源に変換し、変換したコモンモード電圧源によって誘起されるケーブル上のコモンモード電流を算出する。そして、その結果を放射電界強度算出部６に出力する。
放射電界強度算出部６では、ケーブルを流れる電流分布から放射電界強度を算出し、その結果を表示部７に出力する。プリント基板にケーブルが複数接続される場合には、各ケーブルからの放射電界強度を算出するとともに、これらを合計したすべてのケーブルからの放射電界強度も算出する。
表示部７では、放射電界強度算出部６で計算されたケーブルからの放射電界強度を表示する。プリント基板にケーブルが複数接続される場合には、各ケーブルからの放射電界強度を個別に表示するとともに、これらを合計したすべてのケーブルからの放射電界強度も表示する。
なお、本実施の形態におけるプリント基板設計支援装置１０は、例えば、ＣＰＵと主記憶装置と外部記憶装置とネットワーク接続装置などを備えたコンピュータ機器であり、その主記憶装置に展開されたプログラムによりＣＰＵが動作することで、上述した各機能が実現される。また、上記した各機能を、複数のコンピュータ機器に分散させるようにしてもよい。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a printed circuit board design support apparatus according to a first embodiment of the present invention. A printed circuit board design support apparatus 10 according to the present embodiment includes a layout information input unit 1, a signal current calculation unit 2, an inductance calculation unit 3, an inductance information unit 4, a cable current calculation unit 5, and a radiation field strength. The calculation unit 6 and the display unit 7 are included.
The layout information input unit 1 includes a substrate shape, a power source / ground plane shape and layer configuration, a signal line structure, semiconductor devices such as LSI and IC, mounted components such as passive elements such as resistors and capacitors, and cables to be connected. Printed circuit board design data such as the length and connection position are input.
The signal current calculation unit 2 extracts signal lines and LSIs, ICs, passive elements such as resistors and capacitors connected to the signal lines from the layout information input from the layout information input unit 1, and flows through the extracted signal lines. Calculate the current.
The inductance calculating unit 3 calculates the inductance value of the return path using the approximate expression stored in the inductance information unit 4 based on the structure of the signal line included in the layout information input from the layout information input unit 1. .
The inductance information unit 4 stores approximate expressions and coefficients used by the inductance calculation unit 3 to calculate the inductance value of the return path.
In the cable current calculation unit 5, the current flowing through the signal line supplied from the signal current calculation unit 2 is converted into a common mode voltage source based on the data regarding the inductance of the return path supplied from the inductance calculation unit 3. Calculate the common mode current on the cable induced by the common mode voltage source. Then, the result is output to the radiated electric field intensity calculation unit 6.
The radiated electric field intensity calculation unit 6 calculates the radiated electric field intensity from the current distribution flowing through the cable, and outputs the result to the display unit 7. When a plurality of cables are connected to the printed circuit board, the radiated electric field intensity from each cable is calculated, and the radiated electric field intensity from all the cables obtained by adding them is also calculated.
The display unit 7 displays the radiated electric field intensity from the cable calculated by the radiated electric field intensity calculating unit 6. When a plurality of cables are connected to the printed circuit board, the radiated electric field intensity from each cable is individually displayed, and the radiated electric field intensity from all the cables obtained by adding them is also displayed.
The printed circuit board design support apparatus 10 according to the present embodiment is, for example, a computer device including a CPU, a main storage device, an external storage device, a network connection device, and the like, and a CPU developed by a program developed in the main storage device. The above-described functions are realized by operating. Further, each function described above may be distributed among a plurality of computer devices.

図２に、図１に示したプリント基板設計支援装置１０の各機能ブロックを実現するためのハードウェア構成を示すブロック図を示す。図２に示すように、プリント基板設計支援装置１０を実現するためのコンピュータ１１は、プリント基板設計支援装置コア部１２と、プリント基板設計支援プログラムやこの支援プログラムにおける計算に必要な各種データが記憶された記録媒体１３とを有する。
記録媒体１３は、例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤに代表される記録媒体である。記録媒体１３には、信号電流の算出、ケーブル電流の算出、放射電界強度の算出に使用するプログラム、および信号線の構造によって決まるリターン経路のインダクタンス値を算出するための関係近似式とそれに含まれる係数値が格納されている。
プリント基板設計支援装置コア部１２は、データの入出力を行う入出力装置１４と、記録媒体１３から読み込まれたプログラムや入出力装置１４にて入力されたデータなどを記憶する記憶装置１５と、装置全体の制御および計算を行う演算装置１６と、処理の状況や警告を表示するための表示装置１７と、を有する。記録媒体１３に対してデータの読み出しや書き込みを行う装置（不図示）、入出力装置１４、記憶装置１５、演算装置１６および表示装置１７は、バス１８により相互に接続されている。
入出力装置１４は、図１に示したプリント基板設計支援装置１０のレイアウト情報入力部１に対応する。演算装置１６は、図１に示した信号電流算出部２、ケーブル電流算出部５、放射電界強度算出部６といった複数の処理部の機能を有する。各処理部は、記録媒体１３に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで提供される。表示装置１７は、図１に示した表示部７に対応する。
図２に示したハードウェア構成において、入出力装置１４にて、プリント基板のレイアウト情報が入力される。この入力情報は、入出力装置１４からバス１８を介して記憶装置１５に格納される。記憶装置１５には、記録媒体１３から読み込んだプログラムも格納される。演算装置１６では、記憶装置１５に格納された情報（プリント基板のレイアウト情報）やプログラムを使用して、ケーブルからの放射電界強度を算出する。この結果は、表示装置１７にて表示される。 FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration for realizing each functional block of the printed circuit board design support apparatus 10 shown in FIG. As shown in FIG. 2, a computer 11 for realizing the printed circuit board design support apparatus 10 stores a printed circuit board design support apparatus core unit 12, a printed circuit board design support program, and various data necessary for calculation in the support program. The recording medium 13.
The recording medium 13 is a recording medium represented by, for example, a CD-ROM or a DVD. The recording medium 13 includes a relational approximate expression for calculating a return path inductance value determined by a signal current calculation, a cable current calculation, a radiation field strength calculation program, and a signal line structure. Coefficient values are stored.
The printed circuit board design support device core unit 12 includes an input / output device 14 for inputting / outputting data, a storage device 15 for storing a program read from the recording medium 13, data input by the input / output device 14, and the like, It has the arithmetic unit 16 which controls and calculates the whole apparatus, and the display apparatus 17 for displaying the processing status and a warning. A device (not shown) for reading and writing data from / to the recording medium 13, an input / output device 14, a storage device 15, a computing device 16, and a display device 17 are connected to each other via a bus 18.
The input / output device 14 corresponds to the layout information input unit 1 of the printed circuit board design support device 10 shown in FIG. The arithmetic device 16 has functions of a plurality of processing units such as the signal current calculation unit 2, the cable current calculation unit 5, and the radiated electric field strength calculation unit 6 illustrated in FIG. 1. Each processing unit is provided by the CPU executing a program stored in the recording medium 13. The display device 17 corresponds to the display unit 7 shown in FIG.
In the hardware configuration shown in FIG. 2, layout information of the printed circuit board is input by the input / output device 14. This input information is stored in the storage device 15 via the bus 18 from the input / output device 14. The storage device 15 also stores a program read from the recording medium 13. The arithmetic device 16 uses the information (printed circuit board layout information) stored in the storage device 15 and a program to calculate the radiated electric field intensity from the cable. This result is displayed on the display device 17.

次に、本実施の形態のプリント基板設計支援装置１０の動作について詳細に説明する。図３は、図１に示したプリント基板設計支援装置１０の動作を示すフローチャートである。
本実施の形態に係わるプリント基板設計支援装置１０が起動すると、演算装置１６が、記憶装置１５に格納されているプログラムを読み込んで実行する。これにより、図１に示した各機能ブロックが実現される。
プリント基板設計支援装置１０が起動した後、レイアウト情報入力部１にて、基板形状や、電源−グラウンドプレーンの形状と層構成、信号線の構造、ＬＳＩ、ＩＣ等の半導体素子や抵抗、コンデンサ等の受動素子等の搭載部品、接続されるケーブルの長さと接続位置等のプリント回路基板のレイアウトに関する情報（レイアウト情報）が入力される。この入力データは、レイアウト情報入力部１から信号電流算出部２とインダクタンス算出部３に供給される。また、このレイアウト情報に含まれる座標や接続情報に基づいて、プリント基板のレイアウト画像が生成され、表示部７に出力される（ステップＳ１１）。
ステップＳ１２では、信号電流算出部２において、レイアウト情報入力部１から供給されたレイアウト情報に基づいて、すなわち信号線とこれに接続されるＬＳＩ、ＩＣ等の半導体素子や抵抗、コンデンサ等の搭載部品、および信号線に対応するリターンプレーンの情報に基づいて、信号線を流れる電流を算出し、そのデータをケーブル電流算出部５に供給する。この計算には、ＳＰＩＣＥ等の回路解析手法を用いると短時間で信号電流を算出することができる。また、信号線の引き回しや電源またはグラウンドプレーンの形状による信号電流への影響を考慮し、高精度に信号電流を計算する場合には、ＦＤＴＤ法や有限要素法などの電磁界解析手法を用いる。なお、本発明のプリント基板設計支援装置においては、この信号電流の計算にケーブルを含めない解析モデルを使用する。これにより、信号電流を高速に算出することができる。 Next, the operation of the printed circuit board design support apparatus 10 of the present embodiment will be described in detail. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the printed circuit board design support apparatus 10 shown in FIG.
When the printed circuit board design support apparatus 10 according to the present embodiment is activated, the arithmetic device 16 reads and executes a program stored in the storage device 15. Thereby, each functional block shown in FIG. 1 is realized.
After the printed circuit board design support device 10 is activated, the layout information input unit 1 uses the board shape, the shape and layer configuration of the power-ground plane, the signal line structure, semiconductor elements such as LSI and IC, resistors, capacitors, etc. The information (layout information) relating to the layout of the printed circuit board such as the mounted components such as the passive element, the length of the cable to be connected and the connection position is input. This input data is supplied from the layout information input unit 1 to the signal current calculation unit 2 and the inductance calculation unit 3. Also, based on the coordinates and connection information included in the layout information, a printed circuit board layout image is generated and output to the display unit 7 (step S11).
In step S12, in the signal current calculation unit 2, based on the layout information supplied from the layout information input unit 1, that is, a signal line and a semiconductor element such as an LSI or an IC connected to the signal line or a mounted component such as a resistor or a capacitor Based on the return plane information corresponding to the signal line, the current flowing through the signal line is calculated, and the data is supplied to the cable current calculation unit 5. For this calculation, the signal current can be calculated in a short time by using a circuit analysis method such as SPICE. In addition, in consideration of the influence on the signal current due to the routing of the signal line and the shape of the power supply or ground plane, an electromagnetic field analysis method such as the FDTD method or the finite element method is used when calculating the signal current with high accuracy. In the printed circuit board design support apparatus of the present invention, an analysis model that does not include a cable is used in the calculation of the signal current. Thereby, the signal current can be calculated at high speed.

ステップＳ１３では、インダクタンス算出部３において、レイアウト情報入力部１から供給されたレイアウト情報のうち、信号線とそのリターン経路となる電源またはグラウンドプレーンの構造に関するデータに基づいて、インダクタンス情報部４に格納されている近似式を用いてリターン経路のインダクタンスを算出し、そのデータをケーブル電流算出部５に供給する。
ステップＳ１４では、ケーブル電流算出部５において、信号電流算出部２から供給された信号線を流れる電流を、インダクタンス算出部３から供給されたリターン経路のインダクタンスに関するデータに基づいて、コモンモード電圧源に変換し、これによって誘起されるケーブル上のコモンモード電流を算出する。そして、その結果を放射電界強度算出部６に出力する。 In step S13, the inductance calculation unit 3 stores the data in the inductance information unit 4 based on the data regarding the structure of the signal line and the power supply or ground plane serving as its return path among the layout information supplied from the layout information input unit 1. The return path inductance is calculated using the approximate expression, and the data is supplied to the cable current calculation unit 5.
In step S14, the cable current calculation unit 5 converts the current flowing through the signal line supplied from the signal current calculation unit 2 to the common mode voltage source based on the data regarding the inductance of the return path supplied from the inductance calculation unit 3. Convert and calculate the common mode current on the cable induced by this. Then, the result is output to the radiated electric field intensity calculation unit 6.

ここで、信号電流算出部２およびケーブル電流算出部５の機能・動作をより具体的に説明する。例えば、図４に示すプリント基板では、第１層にＬＳＩと信号線が配置されており、第２層にリターンプレーンが形成されている。（ここでは説明を簡単にするため、電源やグラウンドといった機能を省き、信号線とこれに対するリターンプレーンのみとして説明を行う。）
このとき信号電流算出部２では、図４のプリント基板からケーブルを取り除き、ＬＳＩに接続される信号線を流れる電流を計算する。そして、信号線に沿って１つまたは複数設けた観測点ｉで得られる電流ＩＤＭ（ｉ）（信号線とリターン経路のループを流れるディファレンシャルモード電流）をケーブル電流算出部５に出力する。 Here, functions and operations of the signal current calculation unit 2 and the cable current calculation unit 5 will be described more specifically. For example, in the printed circuit board shown in FIG. 4, LSIs and signal lines are arranged in the first layer, and a return plane is formed in the second layer. (Here, for the sake of simplicity of explanation, the function such as the power source and the ground is omitted, and the explanation is made only with the signal line and the return plane corresponding thereto.)
At this time, the signal current calculation unit 2 removes the cable from the printed board of FIG. 4 and calculates the current flowing through the signal line connected to the LSI. Then, the current IDM (i) (differential mode current flowing through the loop of the signal line and the return path) obtained at one or a plurality of observation points i provided along the signal line is output to the cable current calculation unit 5.

ケーブル電流算出部５にて、ケーブル電流を算出できるようにするために、インダクタンス情報部４から各信号線に対するリターン経路のインダクタンス値が、ケーブル電流算出部５に出力される。ケーブル電流算出部５では、図５に示すようにセル分割されたリターンプレーンとケーブルのみで構成される解析モデルを用い、ケーブル上に１つまたは複数設けた観測点ｊに誘起される電流ＩＣＭ（ｊ）を算出する。
この計算では、信号電流算出部２から供給された電流ＩＤＭ（ｉ）を、リターンプレーンにコモンモード電圧源ＶＣＭ（ｉ）として変換する。そして、電圧源ＶＣＭ（ｉ）をリターンプレーン上の信号線直下に相当する位置に入力する。求められたコモンモード電圧源ＶＣＭ（ｉ）からケーブルに誘起されるコモンモード電流を算出する。ここで、この電圧源ＶＣＭ（ｉ）は、信号電流ＩＤＭ（ｉ）とリターン経路のインダクタンス値Ｌｒｅｔｕｒｎを用いて式（１）で表すことができる。 In order to enable the cable current calculation unit 5 to calculate the cable current, the inductance value of the return path for each signal line is output from the inductance information unit 4 to the cable current calculation unit 5. As shown in FIG. 5, the cable current calculation unit 5 uses an analysis model composed only of a return plane divided into cells and a cable, and uses a current ICM (at one or more observation points j provided on the cable). j) is calculated.
In this calculation, the current IDM (i) supplied from the signal current calculation unit 2 is converted into a return plane as a common mode voltage source VCM (i). Then, the voltage source VCM (i) is input at a position corresponding to the signal line on the return plane. A common mode current induced in the cable is calculated from the obtained common mode voltage source VCM (i). Here, the voltage source VCM (i) can be expressed by Expression (1) using the signal current IDM (i) and the inductance value Lreturn of the return path.

ＶＣＭ（ｉ）＝ω・Ｌｒｅｔｕｒｎ・ＩＤＭ（ｉ） …（１）
ただしωは角周波数である。
ここで、Ｌｒｅｔｕｒｎを算出するためのインダクタンス情報部５に格納される近似式や係数の一例について説明する。図６は、式（１）におけるリターン経路のインダクタンス値Ｌｒｅｔｕｒｎを決定するために作成した、ケーブルが接続されたプリント基板の解析モデルである。
この解析モデルは、ＦＲ−４（ガラス基材エポキシ樹脂積層板に関するＮＥＭＡないしＡＳＴＭ規格）を模擬した誘電体基板（比誘電率４．３、誘電正接０．０２５）の表面に長さ６０ｍｍの信号線が配置されている。基板の裏面は全面リターンプレーンであり、これに５０ｃｍのケーブルが接続されている。信号線の特性インピーダンスは５０Ωであり、一方の端には１Ｖの交流電圧源、他方の端には５０Ωの抵抗が接続されている。このような解析モデルを用いて、基板の厚さｄ、横幅ａ、および信号線の基板端からの距離ｓをパラメータとして、従来の電磁界シミュレーション手法と本発明のプリント基板設計支援装置で採用する計算手法で求めたケーブル電流を比較することにより、リターン経路のインダクタンスを求めた。
はじめに、この解析モデル全体を対象としてＦＤＴＤ法による電磁界シミュレーションを行い、ケーブルに流れる電流ＩＣＡＢＬＥを算出した。次に、本発明のプリント基板設計支援装置の動作に従い、ケーブルに流れる電流ＩＣＭを算出した。すなわち、図６の解析モデルからケーブルを取り除き、信号線のみを対象として、ＳＰＩＣＥにより信号線を流れる電流ＩＤＭを算出した。次に、図７に示すようにセル分割されたリターンプレーンとケーブルからなる解析モデルを作成した。そして、図７の解析モデルを使用して、リターンプレーンの信号線直下に対応する位置に、信号電流ＩＤＭを式（１）においてＬｒｅｔｕｒｎを１として規格化したコモンモード電圧ＶＣＭに変換して入力した。そして、１００ＭＨｚから１ＧＨｚまで２０ＭＨｚごとにケーブルに流れる電流ＩＣＭをモーメント法により算出した。
以上により算出したＩＣＡＢＬＥとＩＣＭの絶対値の差が最小となるよう、最小自乗法によりＬｒｅｔｕｒｎを決定した。結果の一例として、ｄ＝０．２ｍｍ、ａ＝１００ｍｍでは、ｓ＝１０ｍｍのときＬｒｅｔｕｒｎ＝２．６３×１０^−１０（Ｈ）、ｓ＝５０ｍｍのときＬｒｅｔｕｒｎ＝２．４２×１０^−１０（Ｈ）であった。
このときケーブルのプリント基板接続箇所に流れる電流を図８、図９に示す。図８はｓ＝１０ｍｍ、図９はｓ＝５０ｍｍとしたときのケーブルに流れる電流を示している。また、これらの図の実線はＩＣＡＢＬＥを示しており、点線はＩＣＭを示している。
これらの図から、Ｌｒｅｔｕｒｎを適切に定めることで、本発明のプリント基板設計支援装置を用いて、従来のケーブルを含めたプリント基板全体をモデル化した電磁界シミュレーションとほぼ同じ精度でケーブル電流を算出できることが分かる。
さらに条件を変化させてＬｒｅｔｕｒｎを計算した結果を図１０に示す。図１０は、横軸に基板厚さｄ、縦軸にインダクタンスＬｒｅｔｕｒｎをとり、基板厚さｄ、基板の横幅ａ、信号線の基板端からの距離ｓを変化させ、上記説明した方法で求めたＬｒｅｔｕｒｎの値を示している。この図から、Ｌｒｅｔｕｒｎは基板厚さｄに対してほぼ線形の特性となることが分かる。この関係を図中に実線で示すように直線近似すると、式（２）が得られる。 VCM (i) = ω · Lreturn · IDM (i) (1)
Where ω is an angular frequency.
Here, an example of an approximate expression and a coefficient stored in the inductance information unit 5 for calculating Lreturn will be described. FIG. 6 is an analysis model of a printed circuit board to which a cable is connected, which is created to determine the return path inductance value Lreturn in equation (1).
This analysis model is a signal having a length of 60 mm on the surface of a dielectric substrate (relative permittivity 4.3, dielectric loss tangent 0.025) simulating FR-4 (NEMA or ASTM standard for glass-based epoxy resin laminates). A line is placed. The back surface of the substrate is a full return plane, to which a 50 cm cable is connected. The characteristic impedance of the signal line is 50Ω, a 1V AC voltage source is connected to one end, and a 50Ω resistor is connected to the other end. Using such an analysis model, the conventional electromagnetic field simulation method and the printed circuit board design support apparatus of the present invention are employed with the substrate thickness d, the lateral width a, and the distance s from the substrate end of the signal line as parameters. By comparing the cable current obtained by the calculation method, the inductance of the return path was obtained.
First, an electromagnetic field simulation by the FDTD method was performed for the entire analysis model, and a current ICABLE flowing through the cable was calculated. Next, the current ICM flowing through the cable was calculated according to the operation of the printed circuit board design support apparatus of the present invention. That is, the cable ID was removed from the analysis model of FIG. 6, and the current IDM flowing through the signal line was calculated by SPICE for only the signal line. Next, as shown in FIG. 7, an analysis model composed of a return plane and a cable divided into cells was created. Then, using the analysis model of FIG. 7, the signal current IDM is converted into a common mode voltage VCM normalized by setting Lreturn to 1 in the expression (1) at a position corresponding to the signal line of the return plane. . The current ICM flowing through the cable every 20 MHz from 100 MHz to 1 GHz was calculated by the moment method.
Lreturn was determined by the method of least squares so that the difference between the absolute values of ICABLE and ICM calculated above was minimized. As an example of the result, when d = 0.2 mm and a = 100 mm, Lreturn = 2.63 × 10 ⁻¹⁰ (H) when s = 10 mm, and Lreturn = 2.42 × 10 ⁻¹⁰ (H when s = 50 mm. )Met.
FIG. 8 and FIG. 9 show currents flowing through the printed circuit board connection portion of the cable at this time. FIG. 8 shows the current flowing through the cable when s = 10 mm, and FIG. 9 shows s = 50 mm. Moreover, the solid line of these figures has shown ICABLE, and the dotted line has shown ICM.
From these figures, by appropriately determining Lreturn, the cable current can be calculated with almost the same accuracy as the electromagnetic field simulation that models the entire printed circuit board including the conventional cable, using the printed circuit board design support device of the present invention. I understand that I can do it.
FIG. 10 shows the result of calculating Lreturn while further changing the conditions. In FIG. 10, the substrate thickness d is taken on the horizontal axis, the inductance Lreturn is taken on the vertical axis, and the substrate thickness d, the lateral width a of the substrate, and the distance s from the substrate end of the signal line are changed and obtained by the method described above. The value of Lreturn is shown. From this figure, it can be seen that Lreturn has a substantially linear characteristic with respect to the substrate thickness d. When this relationship is linearly approximated as indicated by a solid line in the figure, Equation (2) is obtained.

Ｌｒｅｔｕｒｎ＝１．２８７×１０^−６×ｄ（Ｈ） …（２）
また、図６において信号線の特性インピーダンスを３０Ω、および７０Ωとした場合にも、Ｌｒｅｔｕｒｎは式（２）とほぼ同じ係数の近似直線で表されることを確認している。
ここで式（２）に含まれる係数１．２８７×１０^−６は、真空の透磁率：μ_０＝４π×１０^−７（≒１．２５７×１０^−６）と非常に近い値であることから、簡易的に式（３）を用いて近似することも可能である。
Ｌｒｅｔｕｒｎ＝μ_０・ｄ（Ｈ） …（３）
以上説明した方法で構築した図１０のようなデータを基にしたデータベースや、線路構造から解析的または実験的に求めた近似式でインダクタンス情報部４を構成する。 Lreturn = 1.287 × 10 ⁻⁶ × d (H) (2)
Further, in FIG. 6, it is confirmed that Lreturn is represented by an approximate straight line having substantially the same coefficient as the equation (2) even when the characteristic impedance of the signal line is set to 30Ω and 70Ω.
Here, the coefficient 1.287 × 10 ⁻⁶ included in the expression (2) is very close to the vacuum permeability: μ ₀ = 4π × 10 ⁻⁷ (≈1.257 × 10 ⁻⁶ ). Therefore, it is also possible to simply approximate using Equation (3).
Lreturn = μ ₀ · d (H) (3)
The inductance information unit 4 is configured by a database based on data as shown in FIG. 10 constructed by the method described above or an approximate expression obtained analytically or experimentally from the line structure.

図３のフローに戻り、ステップＳ１５では、放射電界強度算出部６において、ケーブル電流算出部５にて算出されたケーブル上の電流分布に基づいて放射電界強度を算出し、その結果を表示部７に出力する。プリント基板にケーブルが複数接続される場合には、各ケーブルからの放射電界強度を算出するとともに、これらを合計したすべてのケーブルからの放射電界強度も算出する。
ここで、放射電界強度算出部６において、電流分布から放射電界強度を算出する方法について説明する。図１１に示す座標系の原点に配置された、長さΔz、電流Ｉの電流素片が周囲に放射する電磁界は、多くの電磁気学に関する文献に示されているが、例えばＫａｉＦｏｎｇＬｅｅが著した「ＰＲＩＮＣＩＰＬＥＳｏｆＡＮＴＥＮＮＡＴＨＥＯＲＹ」（ＪＯＨＮＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮＳ，１９８４，ｐｐ．２７−３１）によれば、式（４）、（５）、（６）で表される。 Returning to the flow of FIG. 3, in step S 15, the radiated electric field intensity calculation unit 6 calculates the radiated electric field intensity based on the current distribution on the cable calculated by the cable current calculation unit 5, and the result is displayed on the display unit 7. Output to. When a plurality of cables are connected to the printed circuit board, the radiated electric field intensity from each cable is calculated, and the radiated electric field intensity from all the cables obtained by adding them is also calculated.
Here, a method of calculating the radiated electric field intensity from the current distribution in the radiated electric field intensity calculating unit 6 will be described. The electromagnetic field radiated to the surroundings by a current element having a length Δz and a current I arranged at the origin of the coordinate system shown in FIG. 11 is shown in many literatures on electromagnetism. For example, Kai Fong Lee According to the book “PRINCIPLES of ANTENNA THEORY” (John Wiley & Sons, 1984, pp. 27-31), it is expressed by the equations (4), (5) and (6).

…（６）
ここで、ηは周囲媒質のインピーダンスであり、空間の誘電率、透磁率をそれぞれε、μとして、η＝√（μ/ε）で表される。また、ｊは虚数単位、ｋは波数、ｒは電磁界の観測点までの距離を示す。さらに、電磁界の観測点がｋ・ｒ≫１を満足する場合には、式（４）は無視することができ、式（５）、（６）は次の式（７）、（８）で近似できる。

(6)
Here, η is the impedance of the surrounding medium, and is expressed by η = √ (μ / ε) where ε and μ are the dielectric constant and permeability of the space, respectively. Further, j is an imaginary unit, k is a wave number, and r is a distance to an electromagnetic field observation point. Further, when the observation point of the electromagnetic field satisfies k · r >> 1, the expression (4) can be ignored, and the expressions (5) and (6) are expressed by the following expressions (7) and (8). Can be approximated by

放射電界強度算出部６では、ケーブル上の観測点jにおいて間隔Δ(j)でサンプリングした電流から、プリント基板レイアウト上の任意の点を原点とし、電流の方向、各電流観測点から原点および放射電界強度観測点との距離を考慮し、上述した微小電流素片が発生する電磁界に関する式を用いて放射電界強度を計算する。これをケーブルに沿って積分することにより、任意形状のケーブルからの放射電界強度を算出することができる。 The radiated electric field intensity calculation unit 6 uses an arbitrary point on the printed circuit board layout as the origin from the current sampled at the observation point j on the cable at the interval Δ (j), the direction of the current, the origin and the radiation from each current observation point. In consideration of the distance to the field strength observation point, the radiation field strength is calculated using the above-described formula relating to the electromagnetic field generated by the minute current element. By integrating this along the cable, the radiated electric field intensity from the cable having an arbitrary shape can be calculated.

ステップＳ１６では、表示部７において、放射電界強度算出部６で計算されたケーブルからの放射電界強度を表示する。プリント基板にケーブルが複数接続される場合には、各ケーブルからの放射電界強度を個別に表示するとともに、これらを合計したすべてのケーブルからの放射電界強度も表示する。このような表示方法を使用することにより、設計者は、より多くの放射電界を生じさせるケーブルを特定することができる。これにより、注意して対策すべきケーブルが特定され、その接続箇所を変更するなど優先的に対策できるようになり、設計を効率化することができる。
本実施の形態に係るプリント基板設計支援装置によれば、プリント基板の信号電流に対するリターン電流に起因して、ケーブルをアンテナとする不要電磁放射を、信号線を流れる電流を算出する過程と、この信号電流に対するリターン電流によりケーブルに誘起される電流を算出する過程と、ケーブルに誘起される電流から放射電界強度を算出する家庭に分割して算出する。これらの過程はそれぞれ、プリント基板とケーブルを一体的にモデル化して計算する電磁界解析手法に比べて短時間で計算することができる。このため、電源プレーンやグラウンドプレーンの構造、信号線の配線経路、信号線へのフィルタの挿入などの対策の効果を短時間で確認することが可能となり、不要電磁放射を抑制したプリント基板を効率よく設計することが可能になる。 In step S 16, the display section 7 displays the radiation electric field intensity from the cable calculated by the radiation electric field intensity calculation section 6. When a plurality of cables are connected to the printed circuit board, the radiated electric field intensity from each cable is individually displayed, and the radiated electric field intensity from all the cables obtained by adding them is also displayed. By using such a display method, the designer can identify cables that produce more radiated electric field. As a result, a cable to be taken care of is identified and measures can be preferentially taken, such as changing the connection location, and the design can be made more efficient.
According to the printed circuit board design support apparatus according to the present embodiment, due to the return current with respect to the signal current of the printed circuit board, unnecessary electromagnetic radiation using the cable as an antenna, the process of calculating the current flowing through the signal line, The calculation is performed by dividing the process of calculating the current induced in the cable by the return current with respect to the signal current and the household calculating the radiated electric field intensity from the current induced in the cable. Each of these processes can be calculated in a shorter time than an electromagnetic field analysis method in which a printed circuit board and a cable are modeled and calculated integrally. For this reason, it is possible to confirm the effects of countermeasures such as the structure of the power plane and ground plane, the wiring path of the signal line, and the insertion of a filter into the signal line in a short time, and the printed circuit board that suppresses unnecessary electromagnetic radiation is efficient. It becomes possible to design well.

（第２の実施の形態）
図１２は、本発明のプリント基板設計支援装置の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態のプリント基板設計支援装置２０は、図１に示した第１の実施の形態の構成に対して、信号線選択部８を追加したものである。信号線選択部８は、レイアウト情報入力部１から出力されたプリント基板のレイアウト情報に基づいて、設計者により選択された任意の信号線の線幅、配線レイアウト、線長、リターン経路の構造、誘電体基板の厚さ、接続されるＬＳＩやＩＣおよび抵抗やコンデンサ等に関する情報を信号電流算出部２とインダクタンス算出部３に出力する。なお、図１２中、図１に示した構成と同じものには同じ符号を付しており、ここでは、その説明は省略する。
本実施の形態のプリント基板設計支援装置のハードウェア構成は、第１の実施の形態の場合と同様に図２に示すものとなる。本実施の形態では、信号線選択部８は、入出力装置１４に備えられる。他の構成のハードウェア対応は第１の実施の形態のそれと同様なのでそれらについての説明は省略する。 (Second Embodiment)
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the printed circuit board design support apparatus of the present invention. The printed circuit board design support apparatus 20 of the present embodiment is obtained by adding a signal line selection unit 8 to the configuration of the first embodiment shown in FIG. The signal line selection unit 8 is configured based on the layout information of the printed circuit board output from the layout information input unit 1, and the line width, wiring layout, line length, and return path structure of an arbitrary signal line selected by the designer, Information about the thickness of the dielectric substrate, the LSI or IC to be connected, the resistor, the capacitor, and the like is output to the signal current calculation unit 2 and the inductance calculation unit 3. In FIG. 12, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
The hardware configuration of the printed circuit board design support apparatus of the present embodiment is as shown in FIG. 2 as in the case of the first embodiment. In the present embodiment, the signal line selection unit 8 is provided in the input / output device 14. Since the hardware configuration of other configurations is the same as that of the first embodiment, description thereof will be omitted.

次に、第２の実施の形態に係るプリント基板設計支援装置２０の動作について、図１３を参照して説明する。図１３は、図１２に示したプリント基板設計支援装置２０の動作を示すフローチャートである。以下、図１２および図１３を参照して本実施の形態の動作説明を行なう。
プリント基板設計支援装置２０が起動した後、レイアウト情報入力部１にて、基板形状や、電源−グラウンドプレーンの形状と層構成、信号線の構造、ＬＳＩ、ＩＣ等の半導体素子や抵抗、コンデンサ等の受動素子等の搭載部品、ケーブルの長さと接続位置等のプリント基板のレイアウトに関する情報（レイアウト情報）が入力される。この入力データは、レイアウト情報入力部１から、信号線選択部８に供給される。また、このレイアウト情報に含まれる座標や接続情報に基づいて、プリント基板のレイアウト画像が生成され、表示部７に出力される。表示部７では、このレイアウトに関する情報を、設計者の操作可能な状態で表示する（ステップＳ２１）。
次のステップＳ２２では、設計者の操作により、信号線選択部８において、表示部７に表示されたプリント基板のレイアウト情報から任意の信号線が選択される。選択された信号線の線幅、配線レイアウト、線長、リターン経路の構造、誘電体基板の厚さに関する情報が信号電流算出部２とインダクタンス算出部３に出力される。
ステップＳ２３では、信号電流算出部２において、信号線選択部８から供給された信号線のレイアウト情報に基づいて、すなわち信号線と、これに接続されるＬＳＩやＩＣおよび抵抗やコンデンサ等の搭載部品と、信号線に対応するリターンプレーンの情報に基づいて、信号線を流れる電流を算出し、そのデータをケーブル電流算出部５に供給する。
ステップＳ２４では、インダクタンス算出部３において、信号線選択部８から供給された信号線のレイアウト情報のうち、信号線とそのリターン経路となる電源またはグラウンドプレーンの構造に関するデータに基づいて、インダクタンス情報部４に格納されている近似式を用いてリターン経路のインダクタンスを算出し、そのデータをケーブル電流算出部５に供給する。
ステップＳ２５では、ケーブル電流算出部５において、信号電流算出部２から供給された信号線を流れる電流を、インダクタンス算出部３から供給されたリターン経路のインダクタンスに関するデータに基づいて、コモンモード電圧源に変換し、これにより誘起されるケーブル上のコモンモード電流を算出する。そして、その結果を放射電界強度算出部６に出力する。
ステップＳ２６では、放射電界強度算出部６において、ケーブル電流算出部５から供給されたケーブル上の電流から放射電界強度を算出し、その結果を表示部７に出力する。プリント基板にケーブルが複数接続される場合には、各ケーブルからの放射電界強度を算出するとともに、これらを合計したすべてのケーブルからの放射電界強度も算出する。
ステップＳ２７では、表示部７において、放射電界強度算出部６で計算されたケーブルからの放射電界強度を表示する。プリント基板にケーブルが複数接続される場合には、各ケーブルからの放射電界強度を個別に表示するとともに、これらを合計したすべてのケーブルからの放射電界強度も表示する。 Next, the operation of the printed circuit board design support apparatus 20 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the printed circuit board design support apparatus 20 shown in FIG. Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
After the printed circuit board design support device 20 is activated, the layout information input unit 1 uses the board shape, the shape and layer configuration of the power-ground plane, the signal line structure, semiconductor elements such as LSI and IC, resistors, capacitors, etc. Information on the printed circuit board layout (layout information) such as the mounted components such as the passive elements, the cable length and the connection position. This input data is supplied from the layout information input unit 1 to the signal line selection unit 8. Further, based on the coordinates and connection information included in the layout information, a layout image of the printed circuit board is generated and output to the display unit 7. The display unit 7 displays information regarding the layout in a state where the designer can operate (step S21).
In the next step S22, an arbitrary signal line is selected from the layout information of the printed circuit board displayed on the display unit 7 in the signal line selection unit 8 by the operation of the designer. Information regarding the line width, wiring layout, line length, return path structure, and dielectric substrate thickness of the selected signal line is output to the signal current calculation unit 2 and the inductance calculation unit 3.
In step S23, in the signal current calculation unit 2, based on the layout information of the signal line supplied from the signal line selection unit 8, that is, the signal line and the mounted components such as LSI, IC, resistor and capacitor connected thereto. Then, based on the information of the return plane corresponding to the signal line, the current flowing through the signal line is calculated, and the data is supplied to the cable current calculation unit 5.
In step S24, in the inductance calculation unit 3, the inductance information unit based on the data regarding the structure of the power line or ground plane serving as the return path of the signal line among the layout information of the signal line supplied from the signal line selection unit 8. 4 is used to calculate the inductance of the return path, and the data is supplied to the cable current calculation unit 5.
In step S 25, the cable current calculation unit 5 converts the current flowing through the signal line supplied from the signal current calculation unit 2 to the common mode voltage source based on the data regarding the inductance of the return path supplied from the inductance calculation unit 3. Convert and calculate the common mode current on the cable induced by this. Then, the result is output to the radiated electric field intensity calculation unit 6.
In step S 26, the radiated electric field intensity calculation unit 6 calculates the radiated electric field intensity from the current on the cable supplied from the cable current calculation unit 5, and outputs the result to the display unit 7. When a plurality of cables are connected to the printed circuit board, the radiated electric field intensity from each cable is calculated, and the radiated electric field intensity from all the cables obtained by adding them is also calculated.
In step S27, the display unit 7 displays the radiated electric field intensity from the cable calculated by the radiated electric field intensity calculating unit 6. When a plurality of cables are connected to the printed circuit board, the radiated electric field intensity from each cable is individually displayed, and the radiated electric field intensity from all the cables obtained by adding them is also displayed.

本実施の形態のプリント基板設計支援装置によれば、設計者が選択した信号線だけを対象として、そのケーブルからの電磁放射に対する影響を確認することができる。これにより、特に高速な信号を伝送する信号線や、ケーブル接続位置の周囲に配線された信号線によって引き起こされる、ケーブルからの電磁放射量を個別に把握することが可能となる。このことから、重点的に対策すべき信号線を特定することが可能となり、不要電磁放射を抑制したプリント基板の設計をより効率化することができる。 According to the printed circuit board design support apparatus of the present embodiment, it is possible to confirm the influence on the electromagnetic radiation from the cable for only the signal line selected by the designer. This makes it possible to individually grasp the amount of electromagnetic radiation from the cable caused by a signal line that transmits a particularly high-speed signal and a signal line wired around the cable connection position. This makes it possible to specify signal lines that should be intensively addressed, and to make the design of the printed circuit board that suppresses unnecessary electromagnetic radiation more efficient.

（第３の実施の形態）
図１４は、本発明のプリント基板設計支援装置の第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態のプリント基板設計支援装置３０は、図１２に示した第２の実施の形態の構成に対して、レイアウト情報変更部９を追加したものである。レイアウト情報変更部９は、レイアウト情報入力部１から出力されたプリント基板のレイアウトに関する情報を変更し、変更した情報を信号線選択部８に出力する。なお、図１４中、図１２に示した構成と同じものには同じ符号を付しており、ここでは、その説明は省略する。
本実施の形態のプリント基板設計支援装置のハードウェア構成は、第２の実施の形態の場合と同様に図２となる。本実施の形態では、レイアウト情報変更部９は入出力装置１４に備えられる。他の構成のハードウェア対応は、第２の実施の形態の場合のそれと同様なのでその説明は省略する。 (Third embodiment)
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the printed circuit board design support apparatus of the present invention. The printed circuit board design support apparatus 30 of this embodiment is obtained by adding a layout information changing unit 9 to the configuration of the second embodiment shown in FIG. The layout information changing unit 9 changes the information regarding the layout of the printed circuit board output from the layout information input unit 1, and outputs the changed information to the signal line selection unit 8. In FIG. 14, the same components as those shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
The hardware configuration of the printed circuit board design support apparatus of the present embodiment is as shown in FIG. 2 as in the case of the second embodiment. In the present embodiment, the layout information changing unit 9 is provided in the input / output device 14. The hardware configuration of the other configuration is the same as that of the second embodiment, and the description thereof is omitted.

次に、第３の実施の形態に係るプリント基板設計支援装置３０の動作について、図１５を参照して説明する。図１５は、図１４に示したプリント基板設計支援装置３０の動作を示すフローチャートである。以下、図１４および図１５を参照して本実施の形態のプリント基板設計支援装置３０の動作説明を行う。
プリント基板設計支援装置３０が起動した後、レイアウト情報入力部１にて、基板形状や、電源−グラウンドプレーンの形状と層構成、信号線の構造、ＬＳＩ、ＩＣ等の半導体素子や抵抗、コンデンサ等の受動素子等の搭載部品、ケーブルの長さと接続位置等のプリント基板のレイアウトに関する情報（レイアウト情報）が入力される。この入力データは、レイアウト情報入力部１から、レイアウト情報変更部９に供給される。また、このレイアウト情報に含まれる座標や接続情報に基づいて、プリント基板のレイアウト画像が生成され、表示部７に出力される。表示部７では、このレイアウトに関する情報を、設計者の操作可能な状態で表示する（ステップＳ３１）。
続いて、ステップＳ３２では、設計者の操作により、レイアウト情報変更部９において、ケーブルに流れ込むコモンモード電流を抑制するため、電源プレーンやグラウンドプレーンの構造、信号線の配線経路、信号線へのフィルタの挿入など、レイアウト情報に関する変更が施される。変更が施されたレイアウト情報は、信号線選択部８に供給される。また、この変更されたレイアウト情報に基づいて、プリント基板のレイアウトの画像が生成され、表示部７に出力される。
次のステップＳ３３では、設計者の操作により、信号線選択部８において、表示部７に表示されたプリント基板のレイアウトから任意の信号線が選択される。選択された信号線の線幅、配線レイアウト、線長、リターン経路の構造、誘電体基板の厚さに関する情報が信号電流算出部２とインダクタンス算出部３に出力される。 Next, the operation of the printed circuit board design support apparatus 30 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the printed circuit board design support apparatus 30 shown in FIG. The operation of the printed circuit board design support apparatus 30 according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS.
After the printed circuit board design support apparatus 30 is activated, the layout information input unit 1 uses the board shape, the shape and layer configuration of the power supply / ground plane, the signal line structure, semiconductor elements such as LSI and IC, resistors, capacitors, etc. Information on the printed circuit board layout (layout information) such as the mounted components such as the passive elements, the cable length and the connection position. This input data is supplied from the layout information input unit 1 to the layout information change unit 9. Further, based on the coordinates and connection information included in the layout information, a layout image of the printed circuit board is generated and output to the display unit 7. The display unit 7 displays information on the layout in a state where the designer can operate (step S31).
Subsequently, in step S32, in order to suppress the common mode current flowing into the cable in the layout information changing unit 9 by the operation of the designer, the structure of the power plane and the ground plane, the wiring path of the signal line, the filter to the signal line Changes related to layout information, such as insertion of The changed layout information is supplied to the signal line selector 8. Further, based on the changed layout information, an image of the printed circuit board layout is generated and output to the display unit 7.
In the next step S33, an arbitrary signal line is selected from the layout of the printed circuit board displayed on the display unit 7 in the signal line selection unit 8 by the operation of the designer. Information regarding the line width, wiring layout, line length, return path structure, and dielectric substrate thickness of the selected signal line is output to the signal current calculation unit 2 and the inductance calculation unit 3.

ステップＳ３４では、信号電流算出部２において、信号線選択部８から供給された信号線のレイアウト情報に基づいて、すなわち信号線と、これに接続されるＬＳＩ、ＩＣ等の半導体素子や抵抗、コンデンサ等の搭載部品と、信号線に対応するリターンプレーンの情報に基づいて、信号線を流れる電流を算出し、そのデータをケーブル電流算出部５に供給する。
ステップＳ３５では、インダクタンス算出部３において、信号線選択部８から供給された信号線のレイアウト情報のうち、信号線とそのリターン経路となる電源またはグラウンドプレーンの構造に関するデータに基づいて、インダクタンス情報部４に格納されている近似式を用いてリターン経路のインダクタンスを算出し、そのデータをケーブル電流算出部５に供給する。
ステップＳ３６では、ケーブル電流算出部５において、信号電流算出部２から供給された信号線を流れる電流を、インダクタンス算出部３から供給されたリターン経路のインダクタンスに関するデータに基づいて、コモンモード電圧源に変換し、これにより誘起されるケーブル上のコモンモード電流を算出する。そして、その結果を放射電界強度算出部６に出力する。
ステップＳ３７では、放射電界強度算出部６において、ケーブル電流算出部５から供給されたケーブル上の電流から放射電界強度を算出し、その結果を表示部７に出力する。プリント基板にケーブルが複数接続される場合には、各ケーブルからの放射電界強度を算出するとともに、これらを合計したすべてのケーブルからの放射電界強度も算出する。
ステップＳ３８では、表示部７において、放射電界強度算出部６で計算されたケーブルからの放射電界強度を表示する。プリント基板にケーブルが複数接続される場合には、各ケーブルからの放射電界強度を個別に表示するとともに、これらを合計したすべてのケーブルからの放射電界強度も表示する。
ステップＳ３９では、設計者は、表示された放射電界強度を観察して、更なるレイアウト情報の変更が必要か否かを判断する。必要であると判断した場合には、ステップＳ３２に戻りレイアウト情報の再変更を行う。ステップＳ３９にて、設計者により、放射電界強度は許容し得るレベルでありレイアウト情報の再変更の必要はないと判断された場合には処理を終了する。 In step S34, in the signal current calculation unit 2, based on the layout information of the signal lines supplied from the signal line selection unit 8, that is, the signal lines and semiconductor elements such as LSI and IC connected thereto, resistors, capacitors The current flowing through the signal line is calculated on the basis of the mounted parts such as and the return plane information corresponding to the signal line, and the data is supplied to the cable current calculation unit 5.
In step S35, the inductance calculation unit 3 uses the inductance information unit based on the data regarding the structure of the power line or ground plane serving as the return path among the signal line layout information supplied from the signal line selection unit 8. 4 is used to calculate the inductance of the return path, and the data is supplied to the cable current calculation unit 5.
In step S36, the cable current calculation unit 5 converts the current flowing through the signal line supplied from the signal current calculation unit 2 to the common mode voltage source based on the data regarding the inductance of the return path supplied from the inductance calculation unit 3. Convert and calculate the common mode current on the cable induced by this. Then, the result is output to the radiated electric field intensity calculation unit 6.
In step S 37, the radiated electric field intensity calculation unit 6 calculates the radiated electric field intensity from the current on the cable supplied from the cable current calculation unit 5, and outputs the result to the display unit 7. When a plurality of cables are connected to the printed circuit board, the radiated electric field intensity from each cable is calculated, and the radiated electric field intensity from all the cables obtained by adding them is also calculated.
In step S38, the radiation field strength from the cable calculated by the radiation field strength calculation unit 6 is displayed on the display unit 7. When a plurality of cables are connected to the printed circuit board, the radiated electric field intensity from each cable is individually displayed, and the radiated electric field intensity from all the cables obtained by adding them is also displayed.
In step S39, the designer observes the displayed radiation field intensity and determines whether further layout information needs to be changed. If it is determined that it is necessary, the process returns to step S32 and the layout information is changed again. If the designer determines in step S39 that the radiated electric field intensity is at an acceptable level and there is no need to change the layout information again, the process ends.

本実施の形態のプリント基板設計支援装置によれば、ケーブルに流れ込むコモンモード電流を抑制するため、レイアウト情報変更部９にて、電源プレーンやグラウンドプレーンの構造、信号線の配線経路の変更、信号線へのフィルタの挿入などを実施することが可能である。これにより、ケーブルからの不要電磁放射を抑制するための対策の効果を確認しながら設計を行うことができる。
なお、本実施の形態のプリント基板設計支援装置では、第１の実施の形態の設計支援装置に対し、信号線選択部８とレイアウト情報変更部９とが追加されていたが、これをレイアウト情報変更部９のみを追加するように変更することも可能である。 According to the printed circuit board design support apparatus of the present embodiment, in order to suppress the common mode current flowing into the cable, the layout information changing unit 9 changes the structure of the power plane and ground plane, changes in the wiring path of the signal lines, signals It is possible to insert a filter into the line. As a result, the design can be performed while confirming the effect of measures for suppressing unnecessary electromagnetic radiation from the cable.
In the printed circuit board design support apparatus of the present embodiment, a signal line selection unit 8 and a layout information change unit 9 are added to the design support apparatus of the first embodiment. It is also possible to change to add only the changing unit 9.

次に、本発明を具体的なプリント基板レイアウト情報に適用した実施例について説明する。図１６は、本実施例１の対象となるプリント基板を模式的に表す斜視図である。本実施例においては、第１の実施の形態に係るプリント基板設計支援装置１０（図１）を用いて、図１６に示すプリント基板について、ケーブルからの放射電界強度を算出した。
まず、プリント基板設計支援装置１０のレイアウト情報入力部１において、プリント基板の外形形状とその厚さ０．２ｍｍ、誘電体基板の比誘電率４．３、誘電正接０．０２５、ケーブルの直径０．１ｍｍ、長さ１ｍ、信号線の幅０．３５ｍｍ、長さ６０ｍｍ、ＬＳＩの信号出力を模擬した信号源、５０Ωの終端抵抗、およびこれらの位置関係が入力される。なお、信号源は、立ち上がり時間１ｎｓ、立ち下り時間２ｎｓ、振幅３．３Ｖのクロック信号を発生する電圧源である。図１７（ａ）に、横軸に時間、縦軸に電圧値をとり、信号源から発生する電圧の特性を示す。また、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示す信号源電圧の時間波形を周波数領域に変換したパターンである。そして、上述した第１の実施の形態を用いた放射電界強度の算出方法により、ケーブルからの放射電界強度を算出した。なお本実施例では、インダクタンス情報部４には式（３）の近似式が格納されており、インダクタンス算出部３において基板厚さｄ＝０．２ｍｍとしてインダクタンスが算出された。 Next, an embodiment in which the present invention is applied to specific printed circuit board layout information will be described. FIG. 16 is a perspective view schematically illustrating a printed circuit board that is a target of the first embodiment. In this example, the radiated electric field intensity from the cable was calculated for the printed circuit board shown in FIG. 16 using the printed circuit board design support apparatus 10 (FIG. 1) according to the first embodiment.
First, in the layout information input unit 1 of the printed circuit board design support apparatus 10, the outer shape and thickness of the printed circuit board are 0.2 mm, the relative dielectric constant of the dielectric substrate is 4.3, the dielectric loss tangent is 0.025, and the cable diameter is 0. .1 mm, length 1 m, signal line width 0.35 mm, length 60 mm, signal source simulating LSI signal output, 50Ω termination resistance, and their positional relationship are input. The signal source is a voltage source that generates a clock signal having a rise time of 1 ns, a fall time of 2 ns, and an amplitude of 3.3V. FIG. 17A shows the characteristics of the voltage generated from the signal source, with time on the horizontal axis and voltage value on the vertical axis. FIG. 17B shows a pattern obtained by converting the time waveform of the signal source voltage shown in FIG. 17A into the frequency domain. And the radiation electric field strength from a cable was computed with the calculation method of the radiation electric field strength using 1st Embodiment mentioned above. In this example, the inductance information unit 4 stores an approximate expression of the equation (3), and the inductance calculation unit 3 calculates the inductance with the substrate thickness d = 0.2 mm.

ここでは、ケーブルの中心を原点として、３ｍ離れた点での最大電界強度を算出し、その結果を図１８に示すように表示部７に表示した。図１８は、横軸に周波数、縦軸に放射電界強度の最大値をとり、入力された信号源電圧の特性に対するケーブルからの放射電界強度を示している。図１８によると、信号源の動作周波数２０ＭＨｚの整数倍において、ケーブルからの放射は１ＧＨｚまでに３０〜４０ｄＢμＶ／ｍの複数のピークを有することが分かる。 Here, the maximum electric field strength at a point 3 m away from the center of the cable was calculated, and the result was displayed on the display unit 7 as shown in FIG. FIG. 18 shows the radiated electric field intensity from the cable with respect to the characteristics of the input signal source voltage, with the frequency on the horizontal axis and the maximum value of the radiated electric field intensity on the vertical axis. According to FIG. 18, it can be seen that the radiation from the cable has a plurality of peaks of 30 to 40 dBμV / m by 1 GHz at an integral multiple of the operating frequency of the signal source of 20 MHz.

本発明のプリント基板設計支援装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of 1st Embodiment of the printed circuit board design assistance apparatus of this invention. 図１、図１２および図１４に示すプリント基板設計支援装置の各機能ブロックを実現するためのハードウェア構成を示すブロック図。The block diagram which shows the hardware constitutions for implement | achieving each functional block of the printed circuit board design assistance apparatus shown in FIG.1, FIG12 and FIG.14. 図１に示すプリント基板設計支援装置の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the printed circuit board design assistance apparatus shown in FIG. 図１に示すプリント基板設計支援装置の動作を説明するための、ＬＳＩが搭載されたプリント基板の例を示す概略図。Schematic which shows the example of the printed circuit board mounted with LSI for demonstrating operation | movement of the printed circuit board design assistance apparatus shown in FIG. 図４に示すプリント基板のケーブルを流れる電流を算出するための解析モデルを示す図。The figure which shows the analysis model for calculating the electric current which flows through the cable of the printed circuit board shown in FIG. リターン経路のインダクタンス値を数値実験で算出するために使用したプリント基板の解析モデルを示す図。The figure which shows the analysis model of the printed circuit board used in order to calculate the inductance value of a return path | route by numerical experiment. 図６に示す解析モデルにおいてケーブル電流を算出するための解析モデルを示す図。The figure which shows the analysis model for calculating a cable electric current in the analysis model shown in FIG. 図６の解析モデルでｄ＝０．２ｍｍ、ａ＝１００ｍｍ、ｓ＝１０ｍｍとしたときのケーブル電流を示すグラフ。7 is a graph showing cable current when d = 0.2 mm, a = 100 mm, and s = 10 mm in the analysis model of FIG. 6. 図６の解析モデルでｄ＝０．２ｍｍ、ａ＝１００ｍｍ、ｓ＝５０ｍｍとしたときのケーブル電流を示すグラフ。7 is a graph showing cable current when d = 0.2 mm, a = 100 mm, and s = 50 mm in the analysis model of FIG. 6. 図６の解析モデルにおいてパラメータｄ、ａ、ｓを変化させたときのインダクタンス値を示すグラフ。The graph which shows the inductance value when changing parameter d, a, and s in the analysis model of FIG. 微小電流素片からの放射電界を説明するための図。The figure for demonstrating the radiation electric field from a minute electric current piece. 本発明のプリント基板設計支援装置の第２の実施の形態の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of 2nd Embodiment of the printed circuit board design assistance apparatus of this invention. 図１２に示すプリント基板設計支援装置の動作を示すフローチャート。13 is a flowchart showing the operation of the printed circuit board design support apparatus shown in FIG. 本発明のプリント基板設計支援装置の第３の実施の形態の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of 3rd Embodiment of the printed circuit board design assistance apparatus of this invention. 図１４に示すプリント基板設計支援装置の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the printed circuit board design assistance apparatus shown in FIG. 本発明の実施例１で使用したプリント基板を示す透視斜視図。1 is a perspective view showing a printed circuit board used in Example 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施例１で使用した信号源電圧の（ａ）時間領域での特性、（ｂ）周波数領域での特性を示す図。The figure which shows the characteristic in the (a) time domain of the signal source voltage used in Example 1 of this invention, and the characteristic in the (b) frequency domain. 本発明の実施例で算出されたケーブルからの放射電界強度を示す図。The figure which shows the radiation electric field strength from the cable calculated in the Example of this invention.

Explanation of symbols

１レイアウト情報入力部
２信号電流算出部
３インダクタンス算出部
４インダクタンス情報部
５ケーブル電流算出部
６放射電界算出部
７表示部
８信号線選択部
９レイアウト情報変更部
１０、２０、３０プリント基板設計支援装置
１１コンピュータ
１２プリント基板設計支援装置コア部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Layout information input part 2 Signal current calculation part 3 Inductance calculation part 4 Inductance information part 5 Cable current calculation part 6 Radiation electric field calculation part 7 Display part 8 Signal line selection part 9 Layout information change part 10, 20, 30 Printed circuit board design support Device 11 Computer 12 Printed circuit board design support device core unit

Claims

A printed circuit board design support apparatus for predicting the electric field strength of unnecessary electromagnetic radiation on a printed circuit board connected to a cable, the signal current calculating unit calculating a current flowing through a signal line of the printed circuit board, and the signal current An inductance calculation unit for calculating an inductance for converting the signal into the common mode voltage, and a signal current calculated by the signal current calculation unit is converted as a common mode voltage on a return plane, and based on the value of the common mode voltage A cable current calculation unit that calculates a current flowing through the cable, and a radiation electric field calculation unit that calculates an electric field strength of an electromagnetic wave radiated from the cable based on the cable current calculated by the cable current calculation unit. Characteristic printed circuit board design support device.

The printed circuit board design support apparatus according to claim 1, further comprising an inductance information unit in which an approximate expression for calculating the inductance by the inductance calculation unit is stored.

The printed circuit board design support apparatus according to claim 1, wherein the radiation electric field calculation unit calculates a radiation electromagnetic field for each cable when a plurality of cables are connected to the printed circuit board.

4. The apparatus according to claim 1, further comprising a signal line selection unit that displays layout information of the printed circuit board in a state operable by an operator and selects a signal line by an operation of the operator. Printed circuit board design support device.

5. The printed circuit board design support apparatus according to claim 1, further comprising a layout information changing unit for changing layout information of the printed circuit board.

A printed circuit board design support method for predicting the electric field strength of unwanted electromagnetic radiation in a printed circuit board connected to a cable,
The signal current calculation unit calculates the current flowing through the signal line of the printed circuit board based on the structure of the printed circuit board, information on components mounted on the printed circuit board and cables connected to the printed circuit board. Signal current calculation process,
An inductance calculating section for calculating an inductance in a return plane for converting the signal current as a common mode voltage; and
A cable current calculation process for converting the signal current calculated in the signal current calculation process on the return plane as a common mode voltage and calculating a current flowing in the cable based on the value of the common mode voltage; and
Radiated electric field calculation unit calculates the electric field intensity of the electromagnetic wave radiated from the cable based on the cable current calculated in the cable current calculation process,
A printed circuit board design support method comprising:

7. The printed circuit board design support method according to claim 6, wherein, in the signal current calculation process, a current flowing through the signal line of the printed circuit board is calculated using SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis).

In the signal current calculating step, printed circuit board design support method according to claim 6 or 7, characterized in that to calculate the current flowing through the signal line of the printed circuit board on the assumption that the cable is not connected .

9. The printed circuit board design support according to claim 6, wherein the radiation electric field calculation step calculates a radiation electromagnetic field for each cable when a plurality of cables are connected to the printed circuit board. Method.

A printed circuit board design support program for causing a computer to realize the printed circuit board design support method according to any one of claims 6 to 9 .