JP3724407B2

JP3724407B2 - Printed circuit board characteristic evaluation apparatus, printed circuit board characteristic evaluation method, and storage medium

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Publication number: JP3724407B2
Application number: JP2001328778A
Authority: JP
Inventors: 英樹佐々木; 高志原田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2019-04-21
Also published as: JP2002197137A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント回路基板の電気特性等を評価するプリント回路基板特性評価装置、プリント回路基板特性評価方法、及びこの評価方法を実現するための記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント回路基板が正常に動作しうるかを数値解析手法によって評価する技術としては、例えば、「１９９３年１月、アールエフ・デザイン、２５〜２７頁（ＲＦＤｅｓｉｇｎＪａｎｕａｒｙ１９９３，ｐｐ．２５−２７）」に記載されているようなＰＳＰＩＣＥと呼ばれる回路シミュレータが一般的に知られているほか、特開平９−２７４６２３号公報に開示されるものがあった。
【０００３】
図２３は、上記公報に開示された伝送線路シミュレータの構成を示すブロック図である。
この伝送線路シミュレータによれば、設計段階でシンボル化された素子と結線が入力されると、表示制御部１０１は、表示部１０２に結線の適用基板の物理形状と配線トポロジを表示し、結線のプロパティを入力部１０３を介して選択させる。プロパティは電磁界シミュレータ１０６に与えられ、該電磁界シミュレータ１０６は結線の線路定数を計算し、線路モデルを作成する。素子シンボルは置換部１０５に与えられ、置換部１０５はデバイスモデルを素子ライブラリ１０５ａから抽出する。線路モデルとデバイスモデルは、組合せ部１０７で組合わされて評価対象回路の等価回路が形成される。回路シミュレータ１０８が、その等価回路に対して、遅延や反射特性等の伝送線等の伝送線路解析を行う。
【０００４】
これらの技術を用いることにより、例えば、図２４に示すように、ドライバＩＣ２０１とレシーバＩＣ２０２を実装したプリント回路基板２００において、ＩＣ２０１からＩＣ２０２へ配線２０３を介して伝送する信号の電気特性を以下のように評価することができる。
図２５（ａ），（ｂ）は、図２４の基板２００に構成した回路の解析モデルと解析結果の一例を示す図であり、同図（ａ）が解析モデル、同図（ｂ）が解析結果を示している。
【０００５】
図２５（ａ）に示す解析モデルは、ドライバＩＣ２０１とレシーバＩＣ２０２を配線２０３で接続した回路である。ドライバＩＣ２０１を電圧源または電流源とある値のインピーダンスとで構成した等価回路で表現し、レシーバＩＣ２０２をある値のインピーダンスの等価回路で表現し、配線２０３を単なる同電位の配線または抵抗、インダクタ、キャパシタの組み合わせで構成した伝送線路で表現している。
【０００６】
図２５（ｂ）に示す解析結果は、レシーバＩＣ２０２の入力端子での電圧波形を表している。この電圧波形には、立ち上がり時に大きなオーバーシュートや立ち下がり時にアンダーシュートがあるため、このままでは回路の正常動作が保証できず、この基板を実装したものを製品化することはできない。
【０００７】
そこで、図２６（ａ）に示す解析モデルのように、ドライバＩＣ２０１と配線２０３との間にフィルタ回路２０４を挿入することによって、前記オーバーシュートとアンダーシュートを抑えるようにする（図２６（ｂ））。
【０００８】
このように、上記技術を用いれば、回路パラメータを容易に変更できるため、回路の最適設計を簡単に行うことが可能である。また、プリント回路基板を製造する前に回路の信号波形を把握することができるため、回路設計ミスによる基板の再版が少なくなり、製造コスト削減につながる。
【０００９】
一方、プリント回路基板の中には、前述した信号をやり取りする回路以外に、ＩＣやＬＳＩなどのアクティブ素子に安定な直流電圧を供給するための電源供給系回路がある。図２７は、電源供給系のみに着目した等価回路であり、その中で一点鎖線で示した範囲内の回路が電源供給系回路２１０である。
この例では、ＩＣ２０５の電源端子２０６とグランド端子２０７に、電源供給系回路２１０として働くコンデンサ２０８と、基板外にある直流電源２０９とが接続されている。このコンデンサ２０８は、ＩＣ２０５の近くに接続されることで直流電源２０９の代わりに、ＩＣ２０５がスイッチング動作するときに必要な電荷を補給する役割を果たす。低インピーダンスのものをこのコンデンサ２０８として用いれば、ＩＣ２０５がスイッチング動作してもその電源端子２０６とグランド端子２０７間の電圧は変動しない。
このようなコンデンサ２０８のことをデカップリングコンデンサと呼び、今まではこれが接続されていれば、電源供給系回路を直流回路として扱え、回路シミュレータでその高周波特性を解析する必要がないとされてきた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、ＩＣやＬＳＩなどのアクティブ素子の動作周波数が急激に高くなってきているため、上述のような電源供給系回路の高周波特性を評価すべきであるにも拘わらず、この種の高周波特性を数値解析手法にて評価する技術は、今まで存在しなかった。その結果、（１）プリント回路基板の回路動作を十分保証することができない、（２）プリント回路基板から不要な電磁波が放射される、といった問題が生じている。
【００１１】
まず、上記（１）の問題点について詳しく説明する。
アクティブ素子の動作周波数が高くなると、デカップリングコンデンサ自身のもつ寄生インダクタンスによるインピーダンスと、そのコンデンサを基板に実装するためのパッドやビアホールの寄生インダクタンスによるインピーダンスとの和が、そのコンデンサのもつキャパシタンスによるインピーダンスに比べ大きくなり、アクティブ素子に安定な直流電圧を供給することが難しくなり、それらの安定動作を保証しづらくなる。この点を図２８を用いて具体的に説明する。
【００１２】
図２８は、デカップリングコンデンサの代表的な実装例を示す断面図である。コンデンサ２２０をパッド２２３，２２４とビアホール２２５を介して、内層の電源層２２１とグランド層２２２に接続する例を示している。コンデンサ２２０自身の寄生インダクタンスはチップ部品の場合に約１ｎＨ、パッド２２３，２２４とビアホール２２５の寄生インダクタンスも少なくとも合計約１ｎＨあり、例えば、０．１μＦのチップタイプのコンデンサを用いる場合には、３６ＭＨｚ以上で、もはやキャパシティブな素子ではなくインダクティブな素子として働く。そのため、これらインダクタンスをできるだけ小さく設計しなければ電源電圧変動が大きくなり、回路動作を保証することはできないのである。
【００１３】
次に、上記（２）の問題点について詳しく説明する。
アクティブ素子の動作周波数が高くなると、電源供給系回路内の配線が単なる同電位の配線ではなく、伝送線路として作用し、この回路全体が伝送線路の共振回路として振る舞い、この共振よってこの基板から強い電磁波が放射される。この点を図２９を用いて具体的に説明する。
【００１４】
図２９は、より現実の基板に近いモデルとして、複数のデカップリングコンデンサがつながる電源供給系回路を表した例を示している。同図に示すように、ＩＣ２０５には、デカップリングコンデンサ２３０ａが接続され、それ以降には伝送線路として働く配線２３１と、他のＩＣに接続されたデカップリングコンデンサ２３０ｂと、基板外にある直流電源２０９とが接続されている。デカップリングコンデンサ２３０ａと２３０ｂは、共にキャパシタンス２３３と直列に寄生インダクタンス２３２がつながっている。電源供給系回路２３４は、一点鎖線内の回路であり、この回路が共振を起こすことがある。
【００１５】
図３０の実線は、ＩＣ２０５接続位置から電源供給系回路２３４を見たインピーダンス（Ｚｉｎ）特性の一例であり、同図３０の破線はコンデンサ２３０ａのインピーダンス（Ｚｃ）特性である。Ｚｉｎの特性はほぼＺｃの特性と一致するが、周波数ｆ０１，ｆ０２では大きくなっている。これは、コンデンサ２３０ａのインピーダンスが破線で示した通り誘導性リアクタンス、それ以降につなる電源供給系回路２３４のインピーダンスが容量性リアクタンスとして作用し、その大きさが一致することで並列共振を起こすためである。このような共振が起こると、ＩＣ２０５から電源供給系回路２３４を見たインピーダンスＺｉｎが大きくなり、電源電圧変動が大きくなる原因となる。また、共振によるエネルギーがこの電源供給系回路内に蓄えられ、そこから強い電磁波が放射され、不要電磁放射（ＥＭＩ）に関する規格をクリヤしづらくなる。
【００１６】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、電源電圧変動を抑えかつ電源供給系回路の共振による不要電磁放射を防止したプリント回路基板が設計できているかを、電源供給系回路の高周波特性に着目し、数値解析手法にて評価するプリント回路基板特性評価装置、プリント回路基板特性評価方法、及びこの評価方法を実現するための記憶媒体を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に係るプリント回路基板特性評価装置では、プリント回路基板のレイアウト情報のうち電源供給系回路のレイアウト情報を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された前記電源供給系回路のレイアウト情報に基づいて、所定の電源端子接続位置から前記電源供給系回路側のインピーダンス特性である第１のインピーダンス特性と、前記所定の電源端子接続位置からそれに最も近い位置に接続するコンデンサ素子までのインピーダンス特性である第２のインピーダンス特性とを算出する算出手段と、前記第１のインピーダンス特性と前記第２のインピーダンス特性との大きさ、位相、実数部、虚数部のいずれかを比較する比較手段と、前記第１及び第２のインピーダンス特性を出力すると共に、前記比較手段の比較結果に基づき、前記電源供給系回路の共振の有無及び該共振がある場合の共振周波数を含む情報を前記プリント回路基板の特性評価のための情報として出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明に係るプリント回路基板特性評価装置では、プリント回路基板のレイアウト情報のうち電源供給系回路のレイアウト情報を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された前記電源供給系回路のレイアウト情報に基づいて、プリント回路基板上に実装された各アクティブ素子の電源端子接続位置から最も近い位置に接続したコンデンサ素子のインピーダンス特性である第３のインピーダンス特性と、前記コンデンサ素子以降につながる電源供給系回路のインピーダンス特性である第４のインピーダンス特性とを算出する算出手段と、前記第３のインピーダンス特性と前記第４のインピーダンス特性との大きさ、位相、実数部、虚数部のいずれかを比較する比較手段と、前記第３及び第４のインピーダンス特性を出力すると共に、前記比較手段の比較結果に基づき、前記電源供給系回路の共振の有無及び該共振がある場合の共振周波数を含む情報を前記プリント回路基板の特性評価のための情報として出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明に係るプリント回路基板特性評価装置では、請求項１または請求項２記載のプリント回路基板特性評価装置において、前記算出手段は、前記電源供給系回路が共振を起こすと判断される場合に、所定の電源端子接続位置からその共振周波数の正弦波を入力したときの前記電源供給系回路内各点での電流値と電圧値を算出する第１の電流・電圧値算出手段を有し、前記出力手段は、前記第１の電流・電圧値算出手段の算出結果を出力する構成にしたことを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明に係るプリント回路基板特性評価装置では、請求項１または請求項２記載のプリント回路基板特性評価装置において、前記算出手段は、アクティブ素子の電源端子とグランド端子との間の等価回路モデルを用いて前記電源供給系回路に時間軸波形を入力したときの該電源供給系回路内各点での電流波形や電圧波形を算出する第２の電流・電圧値算出手段を有し、前記出力手段は、前記第２の電流・電圧値算出手段の算出結果を出力する構成にしたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の発明に係るプリント回路基板特性評価装置では、請求項４記載のプリント回路基板特性評価装置において、前記算出手段は、前記電源供給系回路内各点での電流波形や電圧波形をフーリエ変換して特定の周波数成分における電源供給系回路内の電流分布および電圧分布を算出する電流・電圧分布算出手段を有し、前記出力手段は、前記電流・電圧分布算出手段の計算結果を出力する構成にしたことを特徴とする。
【００２３】
請求項６記載の発明に係るプリント回路基板特性評価装置では、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のプリント回路基板特性評価装置において、前記電源供給系回路の共振抑制法を、該電源供給系回路内の電流値または電圧値が大きい場所または電源端子接続位置に適用して、前記プリント回路基板のレイアウト情報を変更するレイアウト変更手段を設け、前記抽出手段は、前記レイアウト変更手段によって変更されたレイアウト情報からその電源供給系回路に関する情報のみを抽出して前記変更手段に出力する構成にし、前記算出手段は、前記変換手段の変換結果である電気回路情報に基づいて、前記第１、第２、第３及び第４のインピーダンス特性を含むインピーダンス特性を算出し、前記比較手段は、前記算出手段の算出結果を比較する構成にし、前記比較手段の比較結果に基づいて前記電源供給系回路に共振があると判断される場合には、再度、前記レイアウト変更手段にてレイアウトを変更し、共振がないと判断される場合にはそのときのレイアウト情報を前記出力手段より出力する構成にしたことを特徴とする。
【００２４】
請求項７記載の発明に係るプリント回路基板特性評価装置では、請求項１乃至請求項６記載のプリント回路基板特性評価装置において、前記算出手段は、前記インピーダンス特性を算出する際に、前記電源供給系回路を構成する導体パターンを、基板の直交する２辺方向にそれぞれ個別の伝送線路として扱うことを特徴とする。
【００２５】
請求項８記載の発明に係るプリント回路基板特性評価装置では、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のプリント回路基板特性評価装置において、前記算出手段は、導体パターンで形成する線路の特性および電子部品の特性をそれぞれＦマトリクスにて表現し、これに基づいて前記インピーダンス特性を算出することを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るプリント回路基板特性評価装置の構成を示すブロック図である。
このプリント回路基板特性評価装置は、入力装置１と、データ処理装置２と、記憶装置３と、出力装置４とで構成される。その中でデータ処理装置２には、抽出手段１０と、変換手段１１と、演算手段１２とがあり、記憶装置３には記憶部１３がある。
【００３８】
次に、本実施形態の動作を、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図２は、本実施形態の動作を示すフローチャートであり、図３（ａ），（ｂ）は、評価対象である４層プリント回路基板の構成例を示す図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は断面図である。
【００３９】
図３に示す評価対象であるプリント回路基板２０は、図の上から信号層２６ａ、グランド層２７、電源層２８、信号層２６ｂの４層で構成されている。第１層の信号層２６ａには、発振器２１、ドライバＩＣ２２、レシーバＩＣ２３、及び４本の信号配線２４のほかに、各アクティブ素子の電源端子と外部から電源を供給する端子とにそれぞれデカップリングコンデンサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄが実装されている。第２層のグランド層２７と第３層の電源層２８はともに、基板全体を覆う導体プレーンとなっている。第４層の信号層２６ｂには、配線も部品もない。これらの導体はすべて銅で形成した。基板材２９は例えばガラスエポキシ樹脂で、その比誘電率は４．７、誘電正接は０．０１５である。
【００４０】
まず、本実施形態では、上記のプリント回路基板全体の、実装部品を含めた各層のレイアウト情報を入力装置１にて取り込む（ステップＳ１０）。次に、この情報の中で、電源供給系回路のレイアウト情報だけを抽出手段１０にて抽出する（ステップＳ１１）。この電源供給系回路のレイアウト情報として、図３の基板では、第１層２６ａに実装されたアクティブ素子の電源端子接続パッドとグランド端子接続パッド、そこから電源層２８またはグランド層２７に接続されるまでの配線やビアホール、デカップリングコンデンサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ、第２層のグランド層２７、及び第３層の電源層２８のレイアウト情報が相当する。抽出方法としては、たとえば、あらかじめ電源供給系回路のレイアウト情報に、「Ｖ」や「Ｇ」などの判別し易い記号を付けておけばよい。
【００４１】
次に、この情報を記憶部１３に保存した後（ステップＳ１２）、変換手段１１にこの情報を取り込み、電気回路情報に変換する（ステップＳ１３）。
このステップＳ１３の処理を、電源供給系回路の等路回路モデルを表す図４を用いて説明すると、まず、電源層２８とグランド層２７とを２枚の導体プレーンによって形成される平行板線路として扱う。基板の長辺（Ｘ）方向に対して垂直に、デカップリングコンデンサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄが接続されている位置（図４の一点鎖線で示した位置）でこの平行板線路を分割する。分割した部分の特性は、次式（１）に示したＦマトリクスで表現し、それ以外のデカップリングコンデンサなどの部品やパッドなどの特性は、次式（２）または次式（３）に示したＦマトリクスで表現した。
【００４２】
【数１】

【００４３】
式（１）は伝送線路の特性を表現するＦマトリクスである。Ｚ０は線路の特性インピーダンスであり、線路の物理形状と線路を形成する支持体の比誘電率や比透磁率などの電気定数によって決まる。例えば、「１９７７年１１月、プロシーディングス・オブ・ジィ・アイ・イー・イー・イー、第６５巻、第１１号、１６１１〜１６１２頁（ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．６５，Ｎｏ．１１，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９７７，ｐｐ．１６１１−１６１２）」に記載された式を用いれば求められる。γ（ｆ）は、線路の伝搬定数である。この定数は、その実数部の減衰定数αと、その虚数部の位相定数βとによって構成される。減衰定数αと位相定数βはともに、特性インピーダンスと同様、線路の物理形状と支持体の電気定数によって値が決まるものであり、減衰定数αは例えば、「１９６８年６月、アイ・イー・イー・イー・トランザクション・オン・エム・ティ・ティ、第ＭＭＴ−４６巻、第６番、３４２〜３５０頁（ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｎＭＴＴ，Ｖｏｌ．ＭＴＴ−１６，Ｎｏ．６，Ｊｕｎｅ１９６８，ｐｐ．３４２−３５０）」に記載された式を用いればよい。位相定数βは２π√εｒ／λ√μｒより求まり、εｒとμｒは支持体の比誘電率と比透磁率、λは波長である。最後に、ｌは線路長である。
【００４４】
式（２）は線路に並列に接続されたインピーダンスＺの特性を表すＦマトリクスであり、式（３）は直列にインピーダンスＺがつながった場合のＦマトリクスである。デカップリングコンデンサを表現する場合には、式（２）と、Ｚとして次式（４）を用いれば良い。
【００４５】
【数２】

Ｒはその寄生抵抗、Ｌは寄生インダクタンス、Ｃはキャパシタンスである。ここで、コンデンサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄと直列につながるパッドやビアホールの寄生インダクタンスや寄生抵抗は、コンデンサの等価回路内に含めた。説明は省略するが、同様に、基板の長辺（Ｘ）方向と直交する基板の短辺（Ｙ）方向についても同じようなモデルを作る。これによってステップＳ１３の処理が完了する。
【００４６】
次に、演算手段１２にて、この電気回路情報を用いて、ある指定した電源端子接続位置から電源供給系回路を見たインピーダンス特性を算出する（ステップＳ１４）。ここでは、レシーバＩＣ２３の電源端子接続位置からみたインピーダンス特性Ｚｉｎの算出例を示す。図４において、インピーダンスＺｉｎはコンデンサ２５ｃのインピーダンスＺＣｃと、このコンデンサ２５ｃから右側を見たインピーダンスＺ１と、左側を見たインピーダンスＺ２とを並列にしたものである。また、各インピーダンスＺＣｃ、Ｚ１、Ｚ２はそれぞれ次式（５）〜次式（９）を用いて算出することができる。
【００４７】
【数３】

ＺＣｃは次式（５）、Ｚ１は次式（６）のＦマトリクス要素から次式（７）を用いて算出できる。Ｚ２も同様に、次式（８）のＦマトリクス要素から次式（９）を用いて算出できる。Ｆマトリクスで処理するメリットは、次式（８）のように、接続順に伝送線路や部品のＦマトリクスの積を取れば、その要素によってインピーダンスを算出できることにある。最終的にインピーダンスＺｉｎは、次式（１０）によって求められる。
【００４８】
【数４】

【００４９】
次に、計算結果を表示する（ステップＳ１５）。図５に計算結果の一例を示す。図５中の実線は基板の長辺方向について計算した結果、破線は測定結果であり、インピーダンスの大きさで示している。測定結果は、図３に示した基板を作製し、部品を実装し、ネットワークアナライザを用いて電源端子接続位置での反射（Ｓ１１）特性の測定結果から次式（１１）を用いて算出したものである。
【００５０】
【数５】

この結果から、電源供給系回路のインピーダンスが約４ＭＨｚ以上でインダクティブな素子として働いていること、１００ＭＨｚで約１オームであること、電源供給系回路が８ＭＨｚ、２３０ＭＨｚ、５１０ＭＨｚで共振を起こしていることがわかる。また、測定結果と計算結果がよく一致していることから、本計算手法の妥当性が確認できること、基板の短辺（Ｙ）方向には共振がなかったことから、これらは長辺（Ｘ）方向の共振であることがわかる。
【００５１】
以上、本第１実施形態を用いることで、基板に実装するアクティブ素子の電源端子接続位置から見た電源供給系回路のインピーダンス特性を把握することができ、さらに電源供給系回路の共振の有無やその共振周波数を把握することができる。すなわち、基板レイアウト情報を用いて電源供給系回路のインピーダンス特性を算出することができるため、基板を作製しなくても、基板製造前のレイアウト作成中もしくはレイアウト作成後に、電源供給系回路のインピーダンスが十分低く設計されているか、または、電源供給系回路が共振を起こさないかを評価することができる。
【００５２】
また、最適設計後の基板レイアウト情報を出力できることから、アクティブ素子の安定動作を保証し、かつ電磁放射を抑制したプリント回路基板を短時間に設計、製造することが可能となる。
【００５３】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係るプリント回路基板特性評価装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態は、図１に示した第１実施形態の構成において、データ処理装置２の中に、さらに比較手段１４を加え、この比較手段１４をもつことで、電源供給系回路内での共振の有無を判断することができるようにしたものである。
【００５４】
図７のフローチャートを用いて本実施形態の動作を説明する。
本実施形態は、第１実施形態で示したステップＳ１０からステップＳ１３までの処理を行った後に、ステップＳ２０からステップＳ２３までの処理を行うことを特徴とする。
まず、ステップＳ１３で電源供給系回路の電気回路情報を求めた後、指定した電源端子接続位置から見たインピーダンスの大きさ｜Ｚｉｎ｜を求める（ステップＳ２０）。次に、その指定した電源端子接続位置からそれに最も近い位置に接続したデカップリングコンデンサまでのインピーダンスの大きさ｜Ｚｃ｜を算出する（ステップＳ２１）。次にその両者を比較する（ステップＳ２２）。最後に、その比較結果を出力、表示する（ステップＳ２３）。
【００５５】
図８は、｜Ｚｉｎ｜と｜Ｚｃ｜の計算結果を重ねて表示したものである。共振が起こっている８ＭＨｚ、２３０ＭＨｚ、５１０ＭＨｚでは、｜Ｚｃ｜に比べ｜Ｚｉｎ｜の方が大きい。この大小関係を比較することによって、共振の有無を判断することができる。１０ＭＨｚ以上の共振周波数以外で｜Ｚｉｎ｜と｜Ｚｃ｜とがほぼ一致する理由は、電源端子の最も近くに接続されたコンデンサのインピーダンスが電源供給系回路を構成する他の要素に比べ低く、｜Ｚｉｎ｜がこのインピーダンス｜Ｚｃ｜によって決まってしまうためである。
【００５６】
次に、本実施形態の構成を維持したまま、共振の有無を調べる別の方法について説明する。
図９のフローチャートに示すように、ステップＳ１３の後に、プリント回路基板上に実装された各アクティブ素子の電源端子接続位置から最も近い位置に接続したデカップリングコンデンサのインピーダンスの大きさ｜Ｚｃ’｜を算出する（ステップＳ２５）。次に、このコンデンサを除いた、それ以降につながる電源供給系回路のインピーダンスの大きさ｜Ｚｉｎ２｜を算出する（ステップＳ２６）。次に、これらを比較することで、共振の有無を判断する（ステップＳ２７）。最後に、インピーダンス計算結果と共振の有無と共振周波数を出力し、表示する（ステップＳ２８）。
【００５７】
図１０に計算結果を示す。同図に示すように、８ＭＨｚでは、容量性リアクタンス（キャパシティブな素子）として振る舞う｜Ｚｃ’｜と、誘導性リアクタンス（インダクティブな素子）として振る舞う｜Ｚｉｎ２｜とが交差している。２３０ＭＨｚと５１０ＭＨｚでは、誘導性リアクタンスとして振る舞う｜Ｚｃ’｜と、容量性リアクタンスとして振る舞う｜Ｚｉｎ２｜とが交差している。
【００５８】
このように、容量性リアクタンスと誘導性リアクタンスとが大きさが一致したとき、電源供給系回路が並列共振を起こすことから、この交差する点の有無を調べることで、共振の有無を調べることができる。また、交差する周波数から共振周波数を調べることができる。
【００５９】
また、共振の有無を判断する他の方法としては、図１１のフローチャートに示すように、ステップＳ１３の後に、プリント回路基板上に実装された各アクティブ素子の電源端子接続位置から最も近い位置に接続したコンデンサ素子のインピーダンスのリアクタンスＩｍ（Ｚｃ’）を算出する（ステップＳ３０）。次に、このコンデンサ以降のインピーダンスのリアクタンスＩｍ（Ｚｉｎ２）を算出する（ステップＳ３１）。次に、これらを比較し（ステップＳ３２）、最後に、インピーダンスの計算結果や共振の有無や共振周波数を出力し、表示する（ステップＳ３３）。
【００６０】
図１２に計算結果の一例を示す。同図において、縦軸はリアクタンス、横軸は周波数を示す。Ｗ１〜Ｗ４で示した位置では、符号が逆で、その大きさがほぼ一致しており、この２３０ＭＨｚと５１０ＭＨｚで共振が起こることがわかる。したがって、リアクタンスの符号が逆で、リアクタンスの大きさが一致する周波数があるかを調べれば、共振の有無が判断できることがわかる。
【００６１】
次に、構成は図６のままで、演算手段１２に別の演算機能を追加した変形例について図１３のフローチャートを参照しつつ説明する。
図７、図９、及び図１１の比較結果の表示（ステップＳ２３、ステップＳ２８、ステップＳ３３）の後に続く処理として、まず、電源供給系回路が共振を起こす場合、その共振周波数の正弦波を、着目している電源端子接続位置から入力する（ステップＳ３５）。次に、電源供給系回路内各点での電流値と電圧値を算出する（ステップＳ３６）。最後に、その計算結果を表示する（ステップＳ３７）。または、図１４に示すように、ステップＳ３７の前に、電流値または電圧値が大きい場所を明示する（ステップＳ３８）。ここで、共振周波数の信号を入力する信号モデルとしては、例えば、正弦波信号を出力できる電圧源とあるインピーダンスの直列回路、または正弦波信号を出力できる電流源とあるインピーダンスの並列回路を用いればよい。
【００６２】
図１５及び図１６のグラフの実線に、レシーバＩＣ２３の電源端子接続位置から２３０ＭＨｚの正弦波信号を入力した場合の、電源供給系回路内の電圧分布および電流分布の計算結果を示す（図中の破線については後の第３実施形態で述べる）。信号は１Ｖの電圧源と１０オームの抵抗の直列回路より入力した。
この例では基板の右端で電圧が大きく、左端から５０ｍｍくらいの位置で電流が最大になることがわかる。すなわち、本変形例を用いれば、共振によって電圧や電流が大きい場所を特定することができ、共振抑制に適した場所を把握することができる。
【００６３】
さらに、図１７のフローチャートに示すように、同じ構成で、演算手段１２にさらに別の演算機能を持たせた変形例について説明する。
図２のステップＳ１５の後に、アクティブ素子の電源端子とグランド端子との間の等価回路モデルを用いて、電源供給系回路に時間軸波形を入力する（ステップＳ３９）。次に、電源供給系回路内各点での電流波形や電圧波形を算出する（ステップＳ４０）。それらを出力し、波形振幅の大きい場所を明示する（ステップＳ４１）。または、図示していないが、それらの波形をすべてフーリエ変換して、特定の、例えば振幅の大きい周波数成分の電流分布もしくは電圧分布を表示する。
【００６４】
これらにより、回路の動作時における電源供給系回路内各点での電流、電圧の振る舞いを把握することができる。また、回路動作時における電源供給系回路内の電流、電圧が大きくなる周波数とその大きさを把握することができる。さらにその大きさによって、抑制対策すべきかどうかを定量的に判断することができる。
【００６５】
［第３実施形態］
図１８は、本発明の第３実施形態に係るプリント回路基板特性評価装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態では、図６に示した第２実施形態のデータ処理装置２内にレイアウト変更手段１５を追加し、さらに記憶装置３内に第二の記憶部１６を追加することを特徴とする。このレイアウト変更手段１５では、基板全体のレイアウト情報を変更することができ、主にここでは電源供給系回路のレイアウトを変更するのに用いる。第二の記憶部１６では、電源供給系回路の共振を抑制する手法をあらかじめ記憶させておく。
【００６６】
図１９のフローチャートを用いて、本実施形態の動作を説明する。
先に示した図１３や図１４に示した変形例において、共振周波数の正弦波信号を入力したときの電源供給系回路内の電流値と電圧値を計算し（ステップＳ３６またはステップＳ３８）、電流値または電圧値が大きい場合、レイアウト変更手段１５にて、あらかじめ第二の記憶部１６に記憶した共振抑制手法を電流値または電圧値が大きい場所または電源端子接続位置に適用する（ステップＳ４２）。次に、変更後の回路について、再度、図２にあるステップＳ１１まで戻り、電源供給系回路部分のみのレイアウト情報を抽出する処理から始め、最後に共振の有無を判断する処理（ステップＳ２３、またはステップＳ２８、またはステップＳ３３）までを行う（ステップＳ４３）。
【００６７】
この結果でも共振があると判断された場合には、何度でもレイアウト変更手段１５にて電源供給系回路を変更する（ステップＳ４４）。共振がないと判断した場合には、レイアウト変更手段１５から出力装置４を介して変更後の基板全体のレイアウト情報を出力する（ステップＳ４５）。これにより、電源供給系回路を最適設計した基板のレイアウト情報が得られる。
【００６８】
第二の記憶部１６に保存する共振抑制手法としては、例えば、電源供給系回路の中で電圧値が大きくて電流値が小さい場所にコンデンサなどの低インピーダンス素子を実装する方法がある。また、図２０に示した電源供給系の等価回路のように、アクティブ素子の電源端子接続位置に、２個のデカップリングコンデンサ５０ａと５０ｃとを長さｌ１の配線４１で接続する方法を用いてもよい。この配線の長さｌ１を不要電磁放射で問題となっている上限周波数の１／４波長に設定することで、不要電磁放射が問題となる周波数帯域内で共振が抑制できることが知られており、詳細は特願平１０−１８４４６９に記載されている。
【００６９】
図２１は、図２０に示した共振抑制手法をすべてのアクティブ素子に適用したときの、電源供給系回路内のインピーダンス特性で、レシーバＩＣ３０の位置から見た特性を示すグラフである。長さｌ１の配線４１とコンデンサ５０ｃとは図３の基板において第１層に配置した。この図２０のグラフの実線は計算値、破線は測定値である。６ＭＨｚに共振が残っているが、現在不要電磁放射で問題となっている３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚでは、共振がない。これによって、共振が抑制できていることが確認できる。さらに、計算値と測定値とが一致することから、本発明の妥当性が確認できる。
【００７０】
また、先の図１５と図１６のグラフの破線は、この共振抑制手法を適用した場合の電源供給系回路内各点の電流値と電圧値の分布特性である。これらグラフの実線の共振抑制手法適用前の結果に比べ、電流、電圧とも振幅が抑えられている。この結果から、本実施形態では、共振抑制手法が適用でき、その効果を確認できることがわかる。
【００７１】
また、この共振抑制手法適用前後の放射電界特性の測定結果を図２２（ａ），（ｂ）に示す。同図（ａ）が適用前、同図（ｂ）が適用後の結果である。この測定は、床面が金属板でそれ以外に電波吸収体を装着した電波暗室内にて行った。基板を高さ７５ｃｍの木製の机上に、床面と平行に配置し、そこから３ｍ離れた位置にアンテナを配置して行った。回路は２０ＭＨｚの水晶発振器で駆動し、共振抑制手法としては図２０に示した手法を用いた。
全体的に放射レベルは低下し、特に共振を起こしていた２３０ＭＨｚ付近と５１０ＭＨｚ付近の放射レベルが約１５ｄＢ低くなっている。この結果から、電磁放射の原因となる電源供給系回路の共振の有無を判別できること、その共振抑制手法を適用できることが裏づけられる。
【００７２】
このように本実施形態では、あらかじめ共振抑制手法を用意することができ、且つそれを適用したレイアウト変更ができるため、共振抑制手法による効果を確認することが可能になる。
【００７３】
なお、本発明を提供する形態としては、例えば上記各実施形態で説明したプリント回路基板特性評価装置の各機能及びプリント回路基板特性評価方法をコンピュータプログラムで実現し、そのプログラムを記憶した記憶媒体を提供してもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）基板レイアウト情報を用いて電源供給系回路のインピーダンス特性を算出することができるため、基板を作製しなくても、基板製造前のレイアウト作成中もしくはレイアウト作成後に、電源供給系回路のインピーダンスが十分低く設計されているか、または電源供給系回路が共振を起こさないかを評価することが可能になる。
（２）電源供給系回路内の電流分布や電圧分布が把握できるため、電源供給系回路が共振を起こす場合、その原因や抑制手法を適用するための最適な場所を把握することが可能になる。
（３）あらかじめ共振抑制手法を用意することができ、且つそれを適用したレイアウト変更ができるため、共振抑制手法による効果を確認することが可能になる。
（４）最適設計後の基板レイアウト情報を出力できることから、アクティブ素子の安定動作を保証し、且つ電磁放射を抑制したプリント回路基板を短時間に設計、製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプリント回路基板特性評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】評価対象である４層プリント回路基板の構成例を示す図である。
【図４】電源供給系回路の等路回路モデルを表す図である。
【図５】第１実施形態にかかる電源供給系回路のインピーダンス特性図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るプリント回路基板特性評価装置の構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態にかかる電源供給系回路のインピーダンス特性図である。
【図９】第２実施形態の他の動作を示すフローチャートである。
【図１０】第２実施形態にかかる電源供給系回路の他のインピーダンス特性図である。
【図１１】第２実施形態の他の動作を示すフローチャートである。
【図１２】第２実施形態にかかる電源供給系回路の他のインピーダンス特性図である。
【図１３】第２実施形態の他の動作を示すフローチャートである。
【図１４】第２実施形態の他の動作を示すフローチャートである。
【図１５】第２実施形態に係る電源供給系回路内の電圧分布図である。
【図１６】第２実施形態に係る電源供給系回路内の電流分布図である。
【図１７】第２実施形態の他の動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第３実施形態に係るプリント回路基板特性評価装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】第３実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図２０】共振抑制手法を説明する電源供給系回路の等価回路モデルを示す図である。
【図２１】電源供給系回路のインピーダンス特性図である。
【図２２】共振抑制手法適用前後の放射電界特性の測定結果を示す図である。
【図２３】従来の伝送線路シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図２４】プリント回路基板の一例を示す図である。
【図２５】対策前の回路解析モデルを示す図である。
【図２６】対策後の回路解析モデルを示す図である。
【図２７】電源供給系のみに着目した等価回路図である。
【図２８】デカップリングコンデンサの代表的な実装例を示す断面図である。
【図２９】電源供給系の等価回路モデルを示す図である。
【図３０】電源供給系回路のインピーダンス特性図である。
【符号の説明】
１入力装置
２データ処理装置
３記憶装置
４出力装置
１０抽出手段
１１変換手段
１２演算手段
１３記憶部
１４比較手段
１５レイアウト変更手段
１６第二の記憶部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a printed circuit board characteristic evaluation apparatus that evaluates electrical characteristics and the like of a printed circuit board, a printed circuit board characteristic evaluation method, and a storage medium for realizing the evaluation method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a technique for evaluating whether a printed circuit board can operate normally by a numerical analysis method, for example, “January 1993, RF Design, 25-27 (RF Design January 1993, pp. 25-27)”. Circuit simulator called PSPICE as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-274623 is also known.
[0003]
FIG. 23 is a block diagram showing the configuration of the transmission line simulator disclosed in the above publication.
According to this transmission line simulator, when a symbolized element and connection are input at the design stage, the display control unit 101 displays the physical shape and wiring topology of the connection application board on the display unit 102, A property is selected via the input unit 103. The property is given to the electromagnetic field simulator 106, which calculates the line constant of the connection and creates a line model. The element symbol is given to the replacement unit 105, and the replacement unit 105 extracts the device model from the element library 105a. The line model and the device model are combined by the combination unit 107 to form an equivalent circuit of the evaluation target circuit. The circuit simulator 108 performs transmission line analysis such as transmission lines such as delay and reflection characteristics on the equivalent circuit.
[0004]
By using these techniques, for example, as shown in FIG. 24, in the printed circuit board 200 on which the driver IC 201 and the receiver IC 202 are mounted, the electrical characteristics of signals transmitted from the IC 201 to the IC 202 via the wiring 203 are as follows: Can be evaluated.
25A and 25B are diagrams showing an example of an analysis model and an analysis result of the circuit configured on the substrate 200 of FIG. 24, where FIG. 25A is an analysis model and FIG. 25B is an analysis. Results are shown.
[0005]
The analysis model shown in FIG. 25A is a circuit in which a driver IC 201 and a receiver IC 202 are connected by a wiring 203. The driver IC 201 is represented by an equivalent circuit composed of a voltage source or a current source and a certain value of impedance, the receiver IC 202 is represented by an equivalent circuit of a certain value of impedance, and the wiring 203 is simply a wiring or resistor having the same potential, an inductor, It is expressed as a transmission line composed of a combination of capacitors.
[0006]
The analysis result shown in FIG. 25B represents the voltage waveform at the input terminal of the receiver IC 202. This voltage waveform has a large overshoot at the time of rising and an undershoot at the time of falling, so that the normal operation of the circuit cannot be guaranteed as it is, and a product mounted with this board cannot be commercialized.
[0007]
Therefore, as in the analysis model shown in FIG. 26A, the filter circuit 204 is inserted between the driver IC 201 and the wiring 203 to suppress the overshoot and undershoot (FIG. 26B). ).
[0008]
As described above, if the above technique is used, the circuit parameters can be easily changed, so that the optimum design of the circuit can be easily performed. In addition, since the signal waveform of the circuit can be grasped before the printed circuit board is manufactured, reprinting of the board due to a circuit design error is reduced, leading to a reduction in manufacturing cost.
[0009]
On the other hand, in the printed circuit board, there is a power supply system circuit for supplying a stable DC voltage to an active element such as an IC or an LSI in addition to the above-described circuit for exchanging signals. FIG. 27 is an equivalent circuit focusing only on the power supply system, and the circuit within the range indicated by the one-dot chain line is the power supply system circuit 210.
In this example, a capacitor 208 serving as a power supply system circuit 210 and a DC power supply 209 outside the substrate are connected to the power supply terminal 206 and the ground terminal 207 of the IC 205. The capacitor 208 plays a role of replenishing charges necessary for the switching operation of the IC 205 instead of the DC power supply 209 by being connected near the IC 205. If a capacitor having a low impedance is used as the capacitor 208, the voltage between the power supply terminal 206 and the ground terminal 207 does not fluctuate even if the IC 205 performs a switching operation.
Such a capacitor 208 is called a decoupling capacitor. Until now, if it is connected, the power supply system circuit can be handled as a DC circuit, and it is not necessary to analyze the high-frequency characteristics with a circuit simulator. .
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, the operating frequency of active elements such as ICs and LSIs has rapidly increased, so that this type of high frequency is required despite the fact that the high frequency characteristics of the power supply circuit as described above should be evaluated. There has never been a technique for evaluating characteristics by numerical analysis techniques. As a result, (1) the circuit operation of the printed circuit board cannot be sufficiently guaranteed, and (2) unnecessary electromagnetic waves are emitted from the printed circuit board.
[0011]
First, the problem (1) will be described in detail.
When the operating frequency of the active element increases, the impedance due to the parasitic inductance of the decoupling capacitor itself and the impedance due to the parasitic inductance of the pads and via holes for mounting the capacitor on the substrate is the impedance due to the capacitance of the capacitor. Therefore, it becomes difficult to supply a stable DC voltage to the active elements, and it is difficult to guarantee their stable operation. This point will be specifically described with reference to FIG.
[0012]
FIG. 28 is a cross-sectional view showing a typical mounting example of the decoupling capacitor. In this example, the capacitor 220 is connected to the inner power supply layer 221 and the ground layer 222 via

pads

223 and 224 and via holes 225. The parasitic inductance of the capacitor 220 itself is about 1 nH in the case of a chip component, and the parasitic inductances of the

pads

223 and 224 and the via hole 225 are at least about 1 nH in total. Thus, it no longer works as a capacitive element but as an inductive element. Therefore, unless these inductances are designed to be as small as possible, power supply voltage fluctuations increase and circuit operation cannot be guaranteed.
[0013]
Next, the problem (2) will be described in detail.
When the operating frequency of the active element increases, the wiring in the power supply system circuit acts as a transmission line, not just a wiring of the same potential, and the entire circuit behaves as a resonance circuit of the transmission line. Electromagnetic waves are emitted. This point will be specifically described with reference to FIG.
[0014]
FIG. 29 shows an example of a power supply system circuit in which a plurality of decoupling capacitors are connected as a model closer to an actual substrate. As shown in the figure, a decoupling capacitor 230a is connected to the IC 205, and thereafter, a wiring 231 serving as a transmission line, a decoupling capacitor 230b connected to another IC, and a DC power supply outside the substrate. 209 is connected. The

decoupling capacitors

230 a and 230 b are connected to a parasitic inductance 232 in series with the capacitance 233. The power supply system circuit 234 is a circuit within a one-dot chain line, and this circuit may cause resonance.
[0015]
The solid line in FIG. 30 is an example of the impedance (Zin) characteristic when the power supply system circuit 234 is viewed from the connection position of the IC 205, and the broken line in FIG. 30 is the impedance (Zc) characteristic of the capacitor 230a. The characteristics of Zin substantially coincide with the characteristics of Zc, but are large at frequencies f01 and f02. This is because the impedance of the capacitor 230a acts as an inductive reactance as shown by the broken line, and the impedance of the power supply system circuit 234 connected thereafter acts as a capacitive reactance, and the magnitudes thereof coincide to cause parallel resonance. It is. When such resonance occurs, the impedance Zin when the power supply system circuit 234 is viewed from the IC 205 becomes large, which causes a large fluctuation in power supply voltage. In addition, energy by resonance is stored in the power supply system circuit, and strong electromagnetic waves are radiated therefrom, which makes it difficult to clear the standard regarding unnecessary electromagnetic radiation (EMI).
[0016]
In view of the above-described conventional problems, the present invention focuses on the high-frequency characteristics of the power supply system circuit to determine whether a printed circuit board that suppresses fluctuations in the power supply voltage and prevents unnecessary electromagnetic radiation due to resonance of the power supply system circuit can be designed. An object of the present invention is to provide a printed circuit board characteristic evaluation apparatus, a printed circuit board characteristic evaluation method, and a storage medium for realizing the evaluation method, which are evaluated by a numerical analysis method.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to the first aspect of the present invention, the extraction means for extracting the layout information of the power supply system circuit from the layout information of the printed circuit board, and the extraction means Based on the extracted layout information of the power supply system circuit, the first impedance characteristic which is the impedance characteristic on the power supply system circuit side from the predetermined power supply terminal connection position, and the first power supply characteristic from the predetermined power supply terminal connection position to the most Calculation means for calculating a second impedance characteristic that is an impedance characteristic up to a capacitor element connected to a close position, the magnitude, phase, real part, and imaginary number of the first impedance characteristic and the second impedance characteristic comparison means for comparing one of the parts, to output the first and second impedance characteristic With, based on the comparison result of the comparing means, and output means for outputting information including the resonance frequency when there is the presence and resonance of resonance of the power supply system circuit as the information for the characterization of the printed circuit board It is provided with.
[0019]
In the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to claim 2, the extraction means for extracting the layout information of the power supply system circuit from the layout information of the printed circuit board, and the power supply system circuit extracted by the extraction means Based on the layout information, the third impedance characteristic, which is the impedance characteristic of the capacitor element connected to the position closest to the power supply terminal connection position of each active element mounted on the printed circuit board, and subsequent to the capacitor element Calculation means for calculating a fourth impedance characteristic that is an impedance characteristic of the power supply system circuit, and the magnitude, phase, real part, or imaginary part of the third impedance characteristic and the fourth impedance characteristic comparing means for comparing the output of said third and fourth impedance characteristic Rutotomoni, based on the comparison result of the comparing means, output means for outputting information including the resonance frequency when there is the presence and resonance of resonance of the power supply system circuit as the information for the characterization of the printed circuit board characterized by comprising and.
[0020]
According to a third aspect of the printed circuit board characteristic evaluation apparatus of the present invention, in the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the calculation means is determined to cause resonance of the power supply system circuit. First current / voltage value calculating means for calculating a current value and a voltage value at each point in the power supply system circuit when a sine wave of the resonance frequency is input from a predetermined power terminal connection position. And the output means outputs the calculation result of the first current / voltage value calculation means.
[0021]
In the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to a fourth aspect of the present invention, in the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to the first or second aspect , the calculation means is provided between a power supply terminal and a ground terminal of the active element. Second current / voltage value calculating means for calculating a current waveform and a voltage waveform at each point in the power supply system circuit when a time axis waveform is input to the power supply system circuit using an equivalent circuit model The output means is configured to output the calculation result of the second current / voltage value calculation means.
[0022]
In the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to the invention described in claim 5, in the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to claim 4 , the calculation means calculates a current waveform or a voltage waveform at each point in the power supply system circuit. A current / voltage distribution calculating means for calculating a current distribution and a voltage distribution in a power supply system circuit at a specific frequency component by Fourier transform; and the output means outputs a calculation result of the current / voltage distribution calculating means It is characterized by having the structure to do.
[0023]
In the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to the invention of claim 6 is the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to any one of

claims

1 to 5, the resonance suppression method of the power supply system circuit, power supply Applied to a place where the current value or voltage value in the supply system circuit is large or the power terminal connection position, provided is a layout changing means for changing the layout information of the printed circuit board, and the extracting means is changed by the layout changing means In the configuration, only the information related to the power supply system circuit is extracted from the generated layout information and output to the changing means, and the calculating means is configured to output the first and the first based on electric circuit information which is a conversion result of the converting means. An impedance characteristic including second, third, and fourth impedance characteristics is calculated, and the comparison unit compares the calculation result of the calculation unit. In the case where it is determined that there is resonance in the power supply system circuit based on the comparison result of the comparison unit, the layout is changed again by the layout change unit, and it is determined that there is no resonance. In some cases, the layout information at that time is output from the output means.
[0024]
A printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the calculating means supplies the power supply when calculating the impedance characteristic. The conductor pattern constituting the system circuit is treated as an individual transmission line in each of two orthogonal directions of the substrate.
[0025]
The printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to claim 8 is the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein the calculation means is a characteristic of a line formed by a conductor pattern. And the characteristics of the electronic component are each expressed by an F matrix, and the impedance characteristics are calculated based on the F matrix.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to the first embodiment of the present invention.
The printed circuit board characteristic evaluation apparatus includes an input device 1, a data processing device 2, a storage device 3, and an output device 4. Among them, the data processing device 2 includes an extraction unit 10, a conversion unit 11, and a calculation unit 12, and the storage device 3 includes a storage unit 13.
[0038]
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the present embodiment, and FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a configuration example of a four-layer printed circuit board to be evaluated. a) is a plan view, and FIG.
[0039]
The printed circuit board 20 to be evaluated shown in FIG. 3 includes four layers, ie, a signal layer 26a, a ground layer 27, a power supply layer 28, and a signal layer 26b from the top of the figure. In the first signal layer 26a, in addition to the oscillator 21, the driver IC 22, the receiver IC 23, and the four signal wirings 24, a decoupling capacitor is connected to a power supply terminal of each active element and a terminal for supplying power from the outside. 25a, 25b, 25c, and 25d are mounted. Both the second-layer ground layer 27 and the third-layer power supply layer 28 are conductor planes covering the entire substrate. The fourth signal layer 26b has neither wiring nor parts. All of these conductors were made of copper. The substrate material 29 is, for example, a glass epoxy resin, and has a relative dielectric constant of 4.7 and a dielectric loss tangent of 0.015.
[0040]
First, in this embodiment, the layout information of each layer including the mounted components of the entire printed circuit board is captured by the input device 1 (step S10). Next, in this information, only the layout information of the power supply system circuit is extracted by the extracting means 10 (step S11). As the layout information of the power supply system circuit, in the substrate of FIG. 3, the power supply terminal connection pad and the ground terminal connection pad of the active element mounted on the first layer 26 a are connected to the power supply layer 28 or the ground layer 27 from there. This corresponds to the layout information of the wirings and via holes, the

decoupling capacitors

25a, 25b, 25c, and 25d, the second ground layer 27, and the third power supply layer 28. As an extraction method, for example, an easily distinguishable symbol such as “V” or “G” may be added to the layout information of the power supply system circuit in advance.
[0041]
Next, after this information is stored in the storage unit 13 (step S12), the information is taken into the conversion means 11 and converted into electrical circuit information (step S13).
The processing in step S13 will be described with reference to FIG. 4 representing an equipath circuit model of the power supply system circuit. First, the power layer 28 and the ground layer 27 are formed as parallel plate lines formed by two conductor planes. deal with. The parallel plate line is divided at positions where the

decoupling capacitors

25a, 25b, 25c, and 25d are connected (positions indicated by a one-dot chain line in FIG. 4) perpendicular to the long side (X) direction of the substrate. The characteristics of the divided parts are expressed by the F matrix shown in the following formula (1), and the characteristics of other components such as decoupling capacitors and pads are shown in the following formula (2) or the following formula (3). The F matrix is used.
[0042]
[Expression 1]

[0043]
Expression (1) is an F matrix expressing the characteristics of the transmission line. Z0 is the characteristic impedance of the line, and is determined by the physical constant of the line and the electric constants such as the relative permittivity and the relative permeability of the support forming the line. For example, “November 1977, Proceedings of the IE, Vol. 65, No. 11, pages 1611-1612 (Proceedings of the IEEE, Vol. 65, No. 11, November 1977). , Pp. 1611-1612) ”. γ (f) is a propagation constant of the line. This constant is constituted by an attenuation constant α of the real part and a phase constant β of the imaginary part. Both the attenuation constant α and the phase constant β are determined by the physical shape of the line and the electrical constant of the support, as with the characteristic impedance. The attenuation constant α is, for example, “June 1968, IEE E Transaction on MT, MMT-46, No. 6, pages 342-350 (IEEE Transaction on MTT, Vol. MTT-16, No. 6, June 1968, pp. 342-350 ) ”May be used. The phase constant β is obtained from 2π√εr / λ√μr, εr and μr are the relative permittivity and relative permeability of the support, and λ is the wavelength. Finally, l is the line length.
[0044]
Expression (2) is an F matrix representing the characteristics of the impedance Z connected in parallel to the line, and Expression (3) is an F matrix when the impedance Z is connected in series. When expressing a decoupling capacitor, the following equation (4) may be used as the equation (2) and Z.
[0045]
[Expression 2]

R is the parasitic resistance, L is the parasitic inductance, and C is the capacitance. Here, the parasitic inductance and parasitic resistance of pads and via holes connected in series with the

capacitors

25a, 25b, 25c, and 25d are included in the equivalent circuit of the capacitor. Although explanation is omitted, similarly, a similar model is made for the short side (Y) direction of the substrate orthogonal to the long side (X) direction of the substrate. Thereby, the process of step S13 is completed.
[0046]
Next, the calculation means 12 uses this electrical circuit information to calculate an impedance characteristic when the power supply system circuit is viewed from a specified power supply terminal connection position (step S14). Here, a calculation example of the impedance characteristic Zin viewed from the power supply terminal connection position of the receiver IC 23 is shown. In FIG. 4, the impedance Zin is obtained by paralleling the impedance ZCc of the capacitor 25c, the impedance Z1 viewed from the right side of the capacitor 25c, and the impedance Z2 viewed from the left side. The impedances ZCc, Z1, and Z2 can be calculated using the following equations (5) to (9), respectively.
[0047]
[Equation 3]

ZCc can be calculated using the following equation (5), and Z1 can be calculated from the F matrix element of the following equation (6) using the following equation (7). Similarly, Z2 can be calculated from the F matrix element of the following equation (8) using the following equation (9). The advantage of processing with the F matrix is that the impedance can be calculated by the element if the product of the transmission matrix and the F matrix of the parts are taken in the order of connection as in the following equation (8). Finally, the impedance Zin is obtained by the following equation (10).
[0048]
[Expression 4]

[0049]
Next, the calculation result is displayed (step S15). FIG. 5 shows an example of the calculation result. The solid line in FIG. 5 is the result of calculation in the long side direction of the substrate, and the broken line is the measurement result, which is indicated by the magnitude of the impedance. The measurement results were calculated using the following equation (11) from the measurement results of the reflection (S11) characteristics at the power terminal connection position using a network analyzer after the board shown in FIG. It is.
[0050]
[Equation 5]

From this result, the impedance of the power supply system circuit works as an inductive element at about 4 MHz or more, that it is about 1 ohm at 100 MHz, and that the power supply system circuit resonates at 8 MHz, 230 MHz, and 510 MHz. I understand. Moreover, since the measurement result and the calculation result are in good agreement, the validity of the present calculation method can be confirmed, and since there was no resonance in the short side (Y) direction of the substrate, these are the long side (X). It can be seen that the resonance is in the direction.
[0051]
As described above, by using the first embodiment, it is possible to grasp the impedance characteristics of the power supply system circuit as viewed from the power terminal connection position of the active element mounted on the substrate, and whether the power supply system circuit has resonance or not. The resonance frequency can be grasped. In other words, since the impedance characteristics of the power supply system circuit can be calculated using the board layout information, the impedance of the power supply system circuit can be calculated during the layout creation before or after the board production without creating the board. It can be evaluated whether the design is sufficiently low or the power supply system circuit does not resonate.
[0052]
Further, since the board layout information after the optimum design can be output, it is possible to design and manufacture a printed circuit board that ensures stable operation of the active element and suppresses electromagnetic radiation in a short time.
[0053]
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In the present embodiment, in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the comparison unit 14 is further added to the data processing apparatus 2, and this comparison unit 14 is provided, so that resonance in the power supply system circuit is achieved. This makes it possible to determine whether or not there is any.
[0054]
The operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
The present embodiment is characterized in that the processing from step S20 to step S23 is performed after the processing from step S10 to step S13 shown in the first embodiment is performed.
First, after obtaining the electric circuit information of the power supply system circuit in step S13, the magnitude | Zin | of the impedance viewed from the designated power terminal connection position is obtained (step S20). Next, the impedance magnitude | Zc | from the designated power supply terminal connection position to the decoupling capacitor connected to the closest position is calculated (step S21). Next, the two are compared (step S22). Finally, the comparison result is output and displayed (step S23).
[0055]
FIG. 8 shows the calculation results of | Zin | and | Zc | superimposed. At 8 MHz, 230 MHz, and 510 MHz where resonance occurs, | Zin | is larger than | Zc |. By comparing this magnitude relationship, the presence or absence of resonance can be determined. The reason why | Zin | and | Zc | are almost the same except for a resonance frequency of 10 MHz or more is that the impedance of the capacitor connected closest to the power supply terminal is lower than other elements constituting the power supply system circuit. This is because Zin | is determined by this impedance | Zc |.
[0056]
Next, another method for examining the presence or absence of resonance while maintaining the configuration of the present embodiment will be described.
As shown in the flowchart of FIG. 9, after step S13, the magnitude | Zc '| of the decoupling capacitor connected to the position closest to the power supply terminal connection position of each active element mounted on the printed circuit board is set to Calculate (step S25). Next, the impedance magnitude | Zin2 | of the power supply system circuit connected thereafter is calculated without the capacitor (step S26). Next, by comparing these, the presence or absence of resonance is determined (step S27). Finally, the impedance calculation result, the presence / absence of resonance, and the resonance frequency are output and displayed (step S28).
[0057]
FIG. 10 shows the calculation result. As shown in the figure, at 8 MHz, | Zc ′ | which behaves as a capacitive reactance (capacitive element) and | Zin2 | which behaves as an inductive reactance (inductive element) intersect. At 230 MHz and 510 MHz, | Zc ′ | that behaves as inductive reactance and | Zin2 | that behaves as capacitive reactance intersect.
[0058]
As described above, when the capacitive reactance and the inductive reactance have the same magnitude, the power supply system circuit causes a parallel resonance. Therefore, the existence of resonance can be examined by examining the existence of the intersecting point. it can. Further, the resonance frequency can be examined from the intersecting frequency.
[0059]
As another method for determining the presence or absence of resonance, as shown in the flowchart of FIG. 11, after step S13, the active element mounted on the printed circuit board is connected to a position closest to the power supply terminal connection position. The reactance Im (Zc ′) of the impedance of the capacitor element thus calculated is calculated (step S30). Next, the reactance Im (Zin2) of the impedance after this capacitor is calculated (step S31). Next, these are compared (step S32). Finally, the calculation result of impedance, the presence / absence of resonance, and the resonance frequency are output and displayed (step S33).
[0060]
FIG. 12 shows an example of the calculation result. In the figure, the vertical axis represents reactance and the horizontal axis represents frequency. At the positions indicated by W1 to W4, the signs are reversed and the sizes are almost the same, and it can be seen that resonance occurs at 230 MHz and 510 MHz. Therefore, it can be understood that the presence or absence of resonance can be determined by examining whether there is a frequency with the reactance having the opposite sign and the reactance having the same magnitude.
[0061]
Next, a modification in which another calculation function is added to the calculation means 12 while the configuration remains the same will be described with reference to the flowchart of FIG.
As processing subsequent to the display of the comparison results (step S23, step S28, step S33) in FIGS. 7, 9, and 11, first, when the power supply system circuit resonates, a sine wave of the resonance frequency is Input is made from the power terminal connection position of interest (step S35). Next, the current value and voltage value at each point in the power supply system circuit are calculated (step S36). Finally, the calculation result is displayed (step S37). Or, as shown in FIG. 14, before the step S37, a place where the current value or the voltage value is large is clearly indicated (step S38). Here, as a signal model for inputting a signal of a resonance frequency, for example, a voltage source capable of outputting a sine wave signal and a series circuit of a certain impedance, or a parallel circuit of a certain impedance and a current source capable of outputting a sine wave signal may be used. Good.
[0062]
The solid lines in the graphs of FIGS. 15 and 16 show the calculation results of the voltage distribution and the current distribution in the power supply system circuit when a 230 MHz sine wave signal is input from the power supply terminal connection position of the receiver IC 23 (in the figure). The broken line will be described later in the third embodiment). The signal was input from a series circuit of a 1 V voltage source and a 10 ohm resistor.
In this example, it can be seen that the voltage is large at the right end of the substrate and the current is maximum at a position about 50 mm from the left end. That is, if this modification is used, a place where a voltage or current is large due to resonance can be specified, and a place suitable for resonance suppression can be grasped.
[0063]
Furthermore, as shown in the flowchart of FIG. 17, a modified example in which the calculation unit 12 has another calculation function with the same configuration will be described.
After step S15 in FIG. 2, a time axis waveform is input to the power supply system circuit using an equivalent circuit model between the power supply terminal and the ground terminal of the active element (step S39). Next, a current waveform and a voltage waveform at each point in the power supply system circuit are calculated (step S40). These are output and the location where the waveform amplitude is large is clearly indicated (step S41). Alternatively, although not shown, all these waveforms are Fourier transformed to display a specific current distribution or voltage distribution of a frequency component having a large amplitude, for example.
[0064]
Thus, it is possible to grasp the behavior of current and voltage at each point in the power supply system circuit during circuit operation. Further, it is possible to grasp the frequency and magnitude of the current and voltage in the power supply system circuit during circuit operation. Furthermore, it is possible to quantitatively determine whether or not to take suppression measures depending on the size.
[0065]
[Third Embodiment]
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to the third embodiment of the present invention.
The present embodiment is characterized in that the layout changing means 15 is added to the data processing device 2 of the second embodiment shown in FIG. 6 and the second storage unit 16 is further added to the storage device 3. The layout changing means 15 can change the layout information of the entire board, and is mainly used here to change the layout of the power supply system circuit. The second storage unit 16 stores in advance a technique for suppressing resonance of the power supply system circuit.
[0066]
The operation of the present embodiment will be described using the flowchart of FIG.
In the modification shown in FIG. 13 or FIG. 14, the current value and voltage value in the power supply system circuit when the sine wave signal of the resonance frequency is input are calculated (step S36 or step S38), and the current When the value or the voltage value is large, the layout changing unit 15 applies the resonance suppression method stored in the second storage unit 16 in advance to a place where the current value or voltage value is large or the power supply terminal connection position (step S42). Next, with respect to the circuit after the change, the process returns to step S11 in FIG. 2 again, starting from the process of extracting the layout information of only the power supply system circuit part, and finally determining the presence or absence of resonance (step S23 or Step S28 or step S33) is performed (step S43).
[0067]
If it is determined that there is resonance also as a result of this, the power supply system circuit is changed by the layout changing means 15 any number of times (step S44). If it is determined that there is no resonance, the layout change means 15 outputs the layout information of the entire board after the change via the output device 4 (step S45). As a result, the layout information of the board on which the power supply system circuit is optimally designed can be obtained.
[0068]
As a resonance suppression technique stored in the second storage unit 16, for example, there is a method of mounting a low impedance element such as a capacitor in a place where the voltage value is large and the current value is small in the power supply system circuit. Further, as in the equivalent circuit of the power supply system shown in FIG. 20, a method is used in which two

decoupling capacitors

50a and 50c are connected to the power supply terminal connection position of the active element by a wiring 41 having a length l1. Also good. It is known that by setting the length l1 of this wiring to a quarter wavelength of the upper limit frequency that is a problem with unnecessary electromagnetic radiation, resonance can be suppressed within a frequency band in which unnecessary electromagnetic radiation is a problem. Details are described in Japanese Patent Application No. 10-184469.
[0069]
FIG. 21 is a graph showing impedance characteristics in the power supply system circuit as seen from the position of the receiver IC 30 when the resonance suppression method shown in FIG. 20 is applied to all active elements. The length 41 of the wiring 41 and the capacitor 50c are arranged in the first layer in the substrate of FIG. The solid line in the graph of FIG. 20 is the calculated value, and the broken line is the measured value. Resonance remains at 6 MHz, but there is no resonance at 30 MHz to 1 GHz, which is currently a problem with unnecessary electromagnetic radiation. Thereby, it can be confirmed that the resonance can be suppressed. Furthermore, since the calculated value matches the measured value, the validity of the present invention can be confirmed.
[0070]
The broken lines in the graphs of FIGS. 15 and 16 represent the distribution characteristics of the current value and the voltage value at each point in the power supply system circuit when this resonance suppression method is applied. Compared to the results before applying the solid line resonance suppression method in these graphs, the amplitudes of both current and voltage are suppressed. From this result, it is understood that the resonance suppression method can be applied and the effect can be confirmed in this embodiment.
[0071]
Moreover, the measurement result of the radiation electric field characteristic before and behind application of this resonance suppression method is shown to Fig.22 (a), (b). The figure (a) is the result before application, and the figure (b) is the result after application. This measurement was performed in an anechoic chamber in which the floor surface was a metal plate and a radio wave absorber was attached to the other. The substrate was placed on a wooden desk with a height of 75 cm in parallel with the floor, and an antenna was placed at a position 3 m away from the substrate. The circuit was driven by a 20 MHz crystal oscillator, and the method shown in FIG. 20 was used as a resonance suppression method.
As a whole, the radiation level decreases, and in particular, the radiation levels around 230 MHz and 510 MHz where resonance occurred are lowered by about 15 dB. This result confirms that the presence or absence of resonance of the power supply system circuit that causes electromagnetic radiation can be determined, and that the resonance suppression method can be applied.
[0072]
As described above, in this embodiment, the resonance suppression method can be prepared in advance, and the layout can be changed by applying the resonance suppression method. Therefore, the effect of the resonance suppression method can be confirmed.
[0073]
As a form for providing the present invention, for example, each function of the printed circuit board characteristic evaluation apparatus and the printed circuit board characteristic evaluation method described in the above embodiments is realized by a computer program, and a storage medium storing the program is provided. May be provided.
[0074]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) Since the impedance characteristic of the power supply system circuit can be calculated using the board layout information, the impedance of the power supply system circuit can be calculated during or after the layout creation before the board production without producing the board. Is designed to be sufficiently low, or whether the power supply system circuit does not resonate can be evaluated.
(2) Since the current distribution and voltage distribution in the power supply system circuit can be grasped, when the power supply system circuit resonates, it becomes possible to grasp the cause and the optimum place for applying the suppression method. .
(3) Since the resonance suppression method can be prepared in advance and the layout can be changed by applying the method, it is possible to confirm the effect of the resonance suppression method.
(4) Since the board layout information after the optimum design can be output, it is possible to design and manufacture a printed circuit board that guarantees stable operation of the active element and suppresses electromagnetic radiation in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a four-layer printed circuit board to be evaluated.
FIG. 4 is a diagram illustrating an equal circuit model of a power supply system circuit.
FIG. 5 is an impedance characteristic diagram of the power supply system circuit according to the first embodiment;
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the second embodiment.
FIG. 8 is an impedance characteristic diagram of a power supply system circuit according to a second embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing another operation of the second embodiment.
FIG. 10 is another impedance characteristic diagram of the power supply system circuit according to the second embodiment.
FIG. 11 is a flowchart showing another operation of the second embodiment.
FIG. 12 is another impedance characteristic diagram of the power supply system circuit according to the second embodiment.
FIG. 13 is a flowchart showing another operation of the second embodiment.
FIG. 14 is a flowchart showing another operation of the second embodiment.
FIG. 15 is a voltage distribution diagram in the power supply system circuit according to the second embodiment.
FIG. 16 is a current distribution diagram in the power supply system circuit according to the second embodiment.
FIG. 17 is a flowchart showing another operation of the second embodiment.
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a flowchart showing the operation of the third embodiment.
FIG. 20 is a diagram showing an equivalent circuit model of a power supply system circuit for explaining a resonance suppression method.
FIG. 21 is an impedance characteristic diagram of a power supply system circuit.
FIG. 22 is a diagram showing measurement results of radiation electric field characteristics before and after application of a resonance suppression technique.
FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of a conventional transmission line simulator.
FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a printed circuit board.
FIG. 25 is a diagram showing a circuit analysis model before countermeasures;
FIG. 26 is a diagram illustrating a circuit analysis model after countermeasures;
FIG. 27 is an equivalent circuit diagram focusing only on the power supply system.
FIG. 28 is a cross-sectional view showing a typical mounting example of a decoupling capacitor.
FIG. 29 is a diagram showing an equivalent circuit model of a power supply system.
30 is an impedance characteristic diagram of a power supply system circuit. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input device 2 Data processing device 3 Storage device 4 Output device 10 Extraction means 11 Conversion means 12 Calculation means 13 Storage part 14 Comparison means 15 Layout change means 16 Second storage part

Claims

Extraction means for extracting power supply system circuit layout information from the layout information of the printed circuit board, and the power supply from a predetermined power terminal connection position based on the layout information of the power supply system circuit extracted by the extraction means Calculation means for calculating a first impedance characteristic which is an impedance characteristic on the supply system circuit side and a second impedance characteristic which is an impedance characteristic from the predetermined power supply terminal connection position to the capacitor element connected to the nearest position And comparing means for comparing the magnitude, phase, real part, imaginary part of the first impedance characteristic and the second impedance characteristic, and the first and second impedance characteristics, Based on the comparison result of the comparison means, the presence or absence of resonance of the power supply system circuit and the resonance Printed circuit board characteristic evaluation apparatus characterized by comprising an output means for outputting information as information for the characterization of the printed circuit board including a resonance frequency when.

Extraction means for extracting power supply system circuit layout information from the layout information of the printed circuit board, and each mounted on the printed circuit board based on the layout information of the power supply system circuit extracted by the extraction means A third impedance characteristic, which is an impedance characteristic of a capacitor element connected to a position closest to the power supply terminal connection position of the active element, and a fourth impedance characteristic, which is an impedance characteristic of a power supply system circuit connected after the capacitor element. A calculating means for calculating; a comparing means for comparing any one of the magnitude, phase, real part, and imaginary part of the third impedance characteristic and the fourth impedance characteristic; and the third and fourth impedance characteristics. And the power supply system based on the comparison result of the comparison means Printed circuit board characteristic evaluation apparatus characterized by comprising an output means for outputting information as information for the characterization of the printed circuit board including a resonance frequency in the case where there is vibration presence and co resonances road.

The calculation means, when it is determined that the power supply system circuit resonates, currents at each point in the power supply system circuit when a sine wave of the resonance frequency is input from a predetermined power supply terminal connection position. A first current / voltage value calculating unit for calculating a value and a voltage value is provided, and the output unit is configured to output a calculation result of the first current / voltage value calculating unit. The printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to claim 1 or 2.

The calculating means uses a current axis waveform at each point in the power supply system circuit when a time axis waveform is input to the power supply system circuit using an equivalent circuit model between a power supply terminal and a ground terminal of the active element. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising second current / voltage value calculation means for calculating a voltage waveform, wherein the output means outputs a calculation result of the second current / voltage value calculation means. Or the printed circuit board characteristic evaluation apparatus of Claim 2.

The calculation means is a current / voltage distribution calculation means for calculating a current distribution and a voltage distribution in the power supply system circuit at a specific frequency component by Fourier transforming a current waveform and a voltage waveform at each point in the power supply system circuit. The printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to claim 4, wherein the output unit is configured to output a calculation result of the current / voltage distribution calculation unit.

Layout changing means for changing the layout information of the printed circuit board by applying the resonance suppression method of the power supply system circuit to a place where a current value or a voltage value is large or a power terminal connection position in the power supply system circuit; And the extraction unit extracts only information related to the power supply system circuit from the layout information changed by the layout change unit and outputs the information to the change unit. The calculation unit converts the conversion result of the conversion unit. Based on the electrical circuit information is calculated impedance characteristics including the first, second, third and fourth impedance characteristics, the comparison means is configured to compare the calculation results of the calculation means, When it is determined that there is resonance in the power supply system circuit based on the comparison result of the comparison means, the layout change means again performs the recording. 6. The print according to claim 1, wherein when the output is changed and it is determined that there is no resonance, the layout information at that time is output from the output means. Circuit board characteristic evaluation device.

2. The calculation unit according to claim 1, wherein when calculating the impedance characteristic, the conductor pattern constituting the power supply system circuit is handled as an individual transmission line in each of two orthogonal directions of the substrate. The printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to claim 6.

The said calculating means expresses the characteristic of the line | wire formed with a conductor pattern, and the characteristic of an electronic component by F matrix, respectively, and calculates the said impedance characteristic based on this. The printed circuit board characteristic evaluation apparatus according to any one of the above.