(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設計対象であるプリント回路基板に接続されるケーブルから放射される不要電磁波の電界強度を求めるためのプリント回路基板設計支援装置であって、
ケーブルが接続される設計対象であるプリント回路基板のレイアウト情報のうち、電源プレーンとグラウンドプレーンとからなる電源―グラウンド系のレイアウトを１つもしくは複数のセルに分割する電源―グラウンド系セル生成部と、
分割された前記１つもしくは複数のセルのうち、前記電源プレーンの端部を含むセルのみを抽出する電源−グラウンド系端部セル抽出部と、
前記設計対象であるプリント回路基板に搭載されるＬＳＩのスイッチング時に、前記ＬＳＩの電源電流特性に対応して前記電源プレーンの端部を含むセルにおける前記ＬＳＩのクロック周波数毎の電圧変動を前記ケーブルに誘起される電流で除算した商に比例係数を乗算した積である伝達アドミタンスを算出する伝達アドミタンス算出部と、前記比例係数は、前記セルにおける電圧を前記ケーブルに発生するコモン電圧で除算した商であり、
算出された前記伝達アドミタンスに基づいて、前記ケーブルから放射される不要電磁波の電界強度を算出する電界強度算出部と
を備えるプリント回路基板設計支援装置。
【請求項２】
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プリント回路基板設計支援装置であって、
プリント回路基板のレイアウト情報を入力するためのプリント回路基板レイアウト情報入力部と、
前記プリント回路基板のレイアウト情報のうち、電源プレーンとグラウンドプレーンとからなる電源−グラウンド系のレイアウトを抽出する電源−グラウンド系レイアウト抽出部と、
前記電源−グラウンド系のレイアウトを一つもしくは複数のセルに分割する電源−グラウンド系セル生成部と、
前記電源プレーンの端部を含むセルのみを抽出する電源−グラウンド系端部セル抽出部と、
前記プリント基板に搭載されるＬＳＩのスイッチング時に電源系に流れる電流の値を入力するためのＬＳＩ電源電流特性入力部と、
前記ＬＳＩの動作に関与するクロック周波数とその整数倍の周波数において、前記ＬＳＩ電源電流特性入力部から入力される前記電源系に流れる前記電流の値に基づいて、前記プリント回路基板の前記電源プレーンの端部を含むセルにおける前記ＬＳＩのクロック周波数毎の電圧変動を算出する電源−グラウンド系電圧変動算出部と、
前記電源プレーンの端部を含むセルにおける前記ＬＳＩのクロック周波数毎の電圧変動を前記ケーブルに誘起される電流で除算した商に比例係数を乗算した積である伝達アドミタンスを算出する伝達アドミタンス算出部と、前記比例係数は、前記セルにおける電圧を前記ケーブルに発生するコモン電圧で除算した商であり、
前記電源プレーンの端部を含むセルにおける電圧と算出された前記伝達アドミタンスとに基づいて前記ケーブルに誘起される電流を算出するケーブル電流算出部と、
前記ケーブルに流れる電流から、前記ケーブルから放射される電界強度を算出する放射電界強度算出部と、
算出された前記放射電界強度を周波数毎に表示する電界強度表示部と
を備えることを特徴とするプリント回路基板設計支援装置。
【請求項３】
前記放射電界強度算出部は、前記プリント回路基板が複数の電源−グラウンド系で構成される場合には、前記ケーブルからの放射電界強度を前記電源−グラウンド系ごとに算出することを特徴とする請求項２に記載のプリント回路基板設計支援装置。
【請求項４】
前記伝達アドミタンス算出部は、前記プリント回路基板の前記電源プレーンの端部を含むセルにおける電圧を前記グラウンドプレーンもしくは前記ケーブル上にコモンモード電圧として変換し、前記伝達アドミタンス算出部により前記伝達アドミタンスを算出することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載のプリント回路基板設計支援装置。
【請求項５】
前記プリント回路基板の前記電源プレーンの端部を含むセルにおける電圧と、前記グラウンドプレーンもしくは前記ケーブル上のコモンモード電圧の変換係数は０．５であることを特徴とする請求項４に記載のプリント回路基板設計支援装置。
【請求項６】
前記プリント回路基板の前記電源プレーンの端部を含むセルにおける電圧と、前記グラウンドプレーンもしくは前記ケーブル上のコモンモード電圧の変換係数は０．３５〜０．７のいずれかの値であることを特徴とする請求項４に記載のプリント回路基板設計支援装置。
【請求項７】
前記プリント回路基板のレイアウト情報を変更するためのレイアウト情報変更部をさらに備えることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のプリント回路基板設計支援装置。
【請求項８】
前記伝達アドミタンスを記憶する伝達アドミタンス記憶部をさらに備えることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のプリント回路基板設計支援装置。
【請求項９】
設計対象であるプリント回路基板に接続されるケーブルから放射される不要電磁波の電界強度を求めるためのプリント回路基板設計支援方法であって、
電源―グラウンド系セル生成部が、ケーブルが接続される設計対象であるプリント回路基板のレイアウト情報のうち、電源プレーンとグラウンドプレーンとからなる電源―グラウンド系のレイアウトを１つもしくは複数のセルに分割する電源―グラウンド系セル生成ステップと、
電源−グラウンド系端部セル抽出部が、分割された前記１つもしくは複数のセルのうち、前記電源プレーンの端部を含むセルのみを抽出する電源−グラウンド系端部セル抽出ステップと、
伝達アドミタンス算出部が、前記設計対象であるプリント回路基板に搭載されるＬＳＩのスイッチング時に、前記ＬＳＩの電源電流特性に対応して前記電源プレーンの端部を含むセルにおける前記ＬＳＩのクロック周波数毎の電圧変動を前記ケーブルに誘起される電流で除算した商に比例係数を乗算した積である伝達アドミタンスを算出する伝達アドミタンス算出ステップと、前記比例係数は、前記セルにおける電圧を前記ケーブルに発生するコモン電圧で除算した商であり、
電界強度算出部が、算出された前記伝達アドミタンスに基づいて、前記ケーブルから放射される不要電磁波の電界強度を算出する電界強度算出ステップと
を備えるプリント回路基板設計支援方法。
【請求項１０】
前記プリント回路基板が複数の電源−グラウンド系で構成される場合には、前記電源―グラウンド系セル生成ステップと、前記電源−グラウンド系端部セル抽出ステップと、前記伝達アドミタンス算出ステップと、電界強度算出ステップとにより、前記ケーブルから放射される電界強度を、前記電源−グラウンド系ごとに、放射電界強度算出部が算出することを特徴とする請求項９に記載のプリント回路基板設計支援方法。
【請求項１１】
前記伝達アドミタンス算出ステップでは、前記伝達アドミタンス算出部が、前記プリント回路基板の前記電源プレーンの端部を含むセルにおける電圧を前記グラウンドプレーンもしくは前記ケーブル上にコモンモード電圧として変換し、前記伝達アドミタンスを算出することを特徴とする請求項９または請求項１０のいずれかに記載のプリント回路基板設計支援方法。
【請求項１２】
前記プリント回路基板の前記電源プレーンの端部を含むセルにおける電圧と、前記グラウンドプレーンもしくは前記ケーブル上のコモンモード電圧の変換係数は０．５であることを特徴とする請求項１１に記載のプリント回路基板設計支援方法。
【請求項１３】
前記プリント回路基板の前記電源プレーンの端部を含むセルにおける電圧と、前記グラウンドプレーンもしくは前記ケーブル上のコモンモード電圧の変換係数は０．３５〜０．７のいずれかの値であることを特徴とする請求項１１に記載のプリント回路基板設計支援方法。
【請求項１４】
さらに、算出された前記伝達アドミタンスを伝達アドミタンス記憶部が記憶する伝達アドミッタンス記憶ステップを備え、
前記プリント回路基板のレイアウト情報の変更前後において前記伝達アドミタンスが同一となる場合には、前記電源プレーンの端部を含むセルにおける電圧変動を再度算出し、再度算出された前記電圧変動と記憶された前記伝達アドミタンスとに基づいて、前記電界強度算出ステップで、前記電界強度算出部が、前記ケーブルから放射される不要電磁波の電界強度を算出することを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載のプリント回路基板設計支援方法。
【請求項１５】
コンピュータに請求項９〜１４のいずれかに記載のプリント回路基板設計支援方法を実現させるためのプリント回路基板設計支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続されるケーブルからの不要電磁放射を抑制することの出来るプリント回路基板のプリント回路基板設計支援装置、プリント回路基板設計支援方法およびプリント回路基板設計支援用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩやＩＣを搭載したプリント回路基板は、不要な電磁波を放射する。この不要電磁放射は、他の電子機器に誤動作を生じさせる原因となることから、その放射強度を規格で定められた値よりも小さく抑制する必要がある。また、プリント回路基板製造後に、不要電磁放射を抑制するための設計変更や、対策部品の追加が生じることを避けるためには、設計段階でその電気特性を解析し、不要電磁放射を抑制する対策を講じる必要がある。
【０００３】
プリント回路基板の電気特性を解析する方法としては、ＳＰＩＣＥなどの回路解析手法や、ＦＤＴＤ法やモーメント法、有限要素法などの電磁界解析手法があり、これらはプリント回路基板の設計に広く使用されている。
【０００４】
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。
【０００５】
このケーブルからの放射は、ケーブルを流れるコモンモード電流が原因であるため、不要電磁放射を計算するため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。
【０００６】
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、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。一方、ＦＤＴＤ法やモーメント法などの電磁界解析手法では、コモンモード電流を取り扱うことができる。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、電磁界解析を行うには膨大な時間を必要とする。このため、プリント回路基板の設計段階でケーブルからの不要電磁放射を計算することや、その抑制対策を検討する目的で使用するには実用的ではない。
【０００７】
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プリント回路基板の設計方法が必要とされている。
【０００８】
このようなケーブルからの不要電磁放射を抑制するプリント回路基板設計方法として、特許文献１に示される技術がある。特許文献１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。上記した技術に関連して、以下に示すような報告がなされている。
【０００９】
特開平７−２３４８９０号公報に開示されている「電磁界強度算出装置」では、電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する電磁界強度算出装置において、解析対象となる電気回路装置の各装置部分を、分布定数線路近似法の適用可能な装置部分と、適用不可能な装置部分とに区分けする区分手段（１１）と、区分手段（１１）が適用可能と区分けする装置部分に対して分布定数線路近似法を施すことで、該装置部分の電流分布を算出する第１の算出手段（１２）と、第１の算出手段（１２）の算出する電流分布を用いつつ、区分手段（１１）が適用不可能と区分けする装置部分に対してモーメント法を施すことで、該装置部分の電流分布を算出する第２の算出手段（１３）と、第１の算出手段（１２）の算出する電流分布と、第２の算出手段（１３）の算出する電流分布とから、電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する第３の算出手段（１４）とを備える電磁界強度算出装置が提案されている。
【００１０】
また、特開平７−３０２２７８号公報で開示されている「電磁界強度算出装置」では、モーメント法に基づいて電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する電磁界強度算出装置において、電気回路装置の持つプリント板類／ケーブル類／リード類／金属筐体類の構造体を正確に入力する入力手段（１０）と、入力手段（１０）の入力する電気回路装置の構造体に従い、プリント板類／ケーブル類／リード類／金属筐体類に流れる電流と、プリント板類や他の類の持つ誘電体に流れる等価電流及び等価磁流とを未知数とするモーメント法の連立方程式を導出する導出手段（１１１）  と、導出手段（１１１）  の導出するモーメント法の連立方程式を解くことで、プリント板類／ケーブル類／リード類／金属筐体類に流れる電流と、プリント板類や他の類の持つ誘電体に流れる等価電流及び等価磁流とを算出する算出手段（１１２）と、算出手段（１１２）  の算出する算出値から、電気回路装置の放射する電磁界強度を計算する計算手段（１１３）  とを備える電磁界強度算出装置が提案されている。
【００１１】
また、特開平１１−１６１６９０号公報で開示されている「電磁界強度算出装置、電磁界強度算出方法、及び電磁界強度算出手段を有するプログラムを格納した記録媒体」では、入力データを設定することにより電磁界強度算出のための電気回路機器のモデルを作成するモデル作成手段を備え、モデル作成手段により得られたモデルに基づいて得られる解析入力データに基づいて電気回路機器から放射される電磁界の強度を算出する装置において、電気回路機器の外形寸法を入力させる手順と電気回路機器をメッシュ化して解析するための解析周波数を入力させる手順とを少なくとも含む複数の手順を格納するナビゲーションファイルと、該ナビゲーションファイルに格納されている手順を順次表示する表示手段とを備え、該表示手段に表示される手順にしたがって利用者が会話的に入力データを設定するようにした電磁界強度算出装置が提案されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−３１８９６１号公報
【特許文献２】特開平７−２３４８９０号公報
【特許文献３】特開平７−３０２２７８号公報
【特許文献４】特開平１１−１６１６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
プリント回路基板に接続されたケーブルに不要電磁放射の原因となる電流が流れる経路としては、グラウンドプレーンを流れるコモンモード電流、電源−グラウンドプレーン間の電圧変動などがある。特許文献１では、グラウンドプレーンを流れるコモンモード電流に起因して、ケーブルから発生する不要電磁放射を抑制することはできるが、電源−グラウンドプレーン間の電圧変動に起因する不要電磁放射を抑制することはできない。
【００１４】
本発明の目的は、プリント回路基板の電源−グラウンドプレーン間の電圧変動に起因して、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使用することができる、プリント回路基板設計支援装置、プリント回路基板設計支援方法およびプリント回路基板設計支援プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１６】
本発明のプリント回路基板設計支援装置は、設計対象であるプリント回路基板に接続されるケーブル（１４０）から放射される不要電磁波の電界強度を求めるためのプリント回路基板設計支援装置（１）であって、ケーブルが接続される設計対象であるプリント回路基板のレイアウト情報のうち、電源プレーン（１０１）とグラウンドプレーン（１００）とからなる電源―グラウンド系のレイアウトを１つもしくは複数のセル（１２０）に分割する電源―グラウンド系セル生成部（４）と、分割された１つもしくは複数のセルのうち、電源プレーンの端部（１０３）を含むセルのみを抽出する電源−グラウンド系端部セル抽出部（５）と、設計対象であるプリント回路基板に搭載されるＬＳＩのスイッチング時に、ＬＳＩの電源電流特性に対応して電源プレーンの端部を含むセルにおけるＬＳＩのクロック周波数毎の電圧変動をケーブルに誘起される電流で除算した商に比例係数を乗算した積である伝達アドミタンスを算出する伝達アドミタンス算出部（８）と、算出された伝達アドミタンスに基づいて、ケーブルから放射される不要電磁波の電界強度を算出する電界強度算出部（１０）とを備える。比例係数は、セルにおける電圧をケーブルに発生するコモン電圧で除算した商である。
【００１７】
また、本発明のプリント回路基板設計支援装置は、ケーブル（１４０）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プリント回路基板設計支援装置（１）であって、プリント回路基板のレイアウト情報を入力するためのプリント回路基板レイアウト情報入力部（２）と、プリント回路基板のレイアウト情報のうち、電源プレーン（１０１）とグラウンドプレーン（１００）とからなる電源−グラウンド系のレイアウトを抽出する電源−グラウンド系レイアウト抽出部（３）と、電源−グラウンド系のレイアウトを一つもしくは複数のセルに分割する電源−グラウンド系セル生成部（４）と、電源プレーンの端部を含むセルのみを抽出する電源−グラウンド系端部セル抽出部（５）と、プリント基板に搭載されるＬＳＩのスイッチング時に電源系に流れる電流の値を入力するためのＬＳＩ電源電流特性入力部（６）と、ＬＳＩの動作に関与するクロック周波数とその整数倍の周波数において、ＬＳＩ電源電流特性入力部から入力される電源系に流れる電流の値に基づいて、プリント回路基板の電源プレーンの端部を含むセルにおけるＬＳＩのクロック周波数毎の電圧変動を算出する電源−グラウンド系電圧変動算出部（７）と、電源プレーンの端部を含むセルにおけるＬＳＩのクロック周波数毎の電圧変動をケーブルに誘起される電流で除算した商に比例係数を乗算した積である伝達アドミタンスを算出する伝達アドミタンス算出部（８）と、電源プレーンの端部を含むセルにおける電圧と算出された伝達アドミタンスとに基づいてケーブルに誘起される電流を算出するケーブル電流算出部（９）と、ケーブルに流れる電流から、ケーブルから放射される電界強度を算出する放射電界強度算出部（１０）と、算出された放射電界強度を周波数毎に表示する電界強度表示部（１１）とを備える。比例係数は、セルにおける電圧をケーブルに発生するコモン電圧で除算した商である。
【００１８】
また、本発明のプリント回路基板設計支援装置（１）における放射電界強度算出部（１０）は、プリント回路基板が複数の電源−グラウンド系で構成される場合には、ケーブル（１４０）からの放射電界強度を電源−グラウンド系ごとに算出する。
【００１９】
また、本発明のプリント回路基板設計支援装置（１）における伝達アドミタンス算出部（８）は、プリント回路基板の電源プレーンの端部を含むセル（１２０）における電圧をグラウンドプレーン（１００）もしくはケーブル（１４０）上にコモンモード電圧として変換し、伝達アドミタンスを算出する。
【００２０】
また、本発明のプリント回路基板設計支援装置（１）において、プリント回路基板の電源プレーンの端部（１０３）を含むセルにおける電圧と、グラウンドプレーン（１００）もしくはケーブル（１４０）上のコモンモード電圧の変換係数は０．５である。
【００２１】
また、本発明のプリント回路基板設計支援装置（１）において、プリント回路基板の電源プレーンの端部（１０３）を含むセルにおける電圧と、グラウンドプレーン（１００）もしくはケーブル（１４０）上のコモンモード電圧の変換係数は０．３５〜０．７のいずれかの値である。
【００２２】
また、本発明のプリント回路基板設計支援装置（２１）は、さらに、プリント回路基板のレイアウト情報を変更するためのレイアウト情報変更部（１２）を備える。
【００２３】
また、本発明のプリント回路基板設計支援装置（２１）は、さらに、伝達アドミタンスを記憶する伝達アドミタンス記憶部（１３）を備える。
【００２４】
また、本発明のプリント回路基板設計支援方法は、設計対象であるプリント回路基板に接続されるケーブル（１４０）から放射される不要電磁波の電界強度を求めるためのプリント回路基板設計支援方法であって、電源―グラウンド系セル生成部が、ケーブルが接続される設計対象であるプリント回路基板のレイアウト情報のうち、電源プレーン（１０１）とグラウンドプレーン（１００）とからなる電源―グラウンド系のレイアウトを１つもしくは複数のセル（１２０）に分割する電源―グラウンド系セル生成ステップと、電源−グラウンド系端部セル抽出部が、分割された１つもしくは複数のセルのうち、電源プレーンの端部（１０３）を含むセルのみを抽出する電源−グラウンド系端部セル抽出ステップと、伝達アドミタンス算出部が、設計対象であるプリント回路基板に搭載されるＬＳＩのスイッチング時に、ＬＳＩの電源電流特性に対応して電源プレーンの端部を含むセルにおけるＬＳＩのクロック周波数毎の電圧変動をケーブルに誘起される電流で除算した商に比例係数を乗算した積である伝達アドミタンスを算出する伝達アドミタンス算出ステップと、電界強度算出部が、算出された伝達アドミタンスに基づいて、ケーブルから放射される不要電磁波の電界強度を算出する電界強度算出ステップとを備える。比例係数は、セルにおける電圧をケーブルに発生するコモン電圧で除算した商である。
【００２５】
また、本発明のプリント回路基板設計支援方法において、プリント回路基板が複数の電源−グラウンド系で構成される場合には、電源―グラウンド系セル生成ステップと、電源−グラウンド系端部セル抽出ステップと、伝達アドミタンス算出ステップと、電界強度算出ステップとにより、ケーブル（１４０）から放射される電界強度を、電源−グラウンド系ごとに、放射電界強度算出部が算出する。
【００２６】
また、本発明のプリント回路基板設計支援方法において、伝達アドミタンス算出ステップでは、前記伝達アドミタンス算出部が、プリント回路基板の電源プレーンの端部（１０３）を含むセルにおける電圧をグラウンドプレーン（１００）もしくはケーブル（１４０）上にコモンモード電圧として変換し、伝達アドミタンスを算出する。
【００２７】
また、本発明のプリント回路基板設計支援方法において、プリント回路基板の電源プレーンの端部（１０３）を含むセルにおける電圧と、グラウンドプレーン（１００）もしくはケーブル（１４０）上のコモンモード電圧の変換係数は０．５である。
【００２８】
また、本発明のプリント回路基板設計支援方法において、プリント回路基板の電源プレーンの端部（１０３）を含むセルにおける電圧と、グラウンドプレーン（１００）もしくはケーブル（１４０）上のコモンモード電圧の変換係数は０．３５〜０．７のいずれかの値である。
【００２９】
また、本発明のプリント回路基板設計支援方法は、さらに、算出された伝達アドミタンスを伝達アドミタンス記憶部が記憶する伝達アドミッタンス記憶ステップを備え、プリント回路基板のレイアウト情報の変更前後において伝達アドミタンスが同一となる場合には、電源プレーンの端部を含むセルにおける電圧変動を再度算出し、再度算出された電圧変動と記憶された伝達アドミタンスとに基づいて、電界強度算出ステップで、電界強度算出部が、ケーブルから放射される不要電磁波の電界強度を算出する。
【００３０】
また、本発明のプリント回路基板設計支援プログラムは、コンピュータに読み込み可能であり、請求項９〜１４のいずれかに記載のプリント回路基板設計支援方法を実現させる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明により、プリント回路基板の電源−グラウンドプレーン間の電圧変動に起因して、上記プリント回路基板に接続されるケーブルをアンテナとして放射される不要電磁波を抑制することのできるプリント回路基板のプリント回路基板設計支援装置、プリント回路基板設計支援方法およびプリント回路基板設計支援用プログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明のプリント回路基板設計支援装置、プリント回路基板設計支援方法およびプリント回路基板設計支援用プログラムについて添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１に係わるプリント回路基板設計支援装置１の機能ブロックを示す。本実施の形態１に係わる回路基板設計支援装置１は、その機能構成として、プリント回路基板のレイアウト情報が入力されるプリント回路基板レイアウト情報入力部２と、このレイアウト情報から電源−グラウンド系に関係するレイアウトを抽出する電源−グラウンド系レイアウト抽出部３と、この電源−グラウンド系のレイアウトを一つもしくは複数のセルに分割する電源−グラウンド系セル生成部４と、電源−グラウンド系レイアウトの周辺セルのみを抽出する電源−グラウンド系端部セル抽出部５と、ＬＳＩスイッチング時に電源系に流れる電流を表すＬＳＩ電源電流特性入力部６と、このＬＳＩの動作に関与するクロック周波数とその整数倍の周波数において、ＬＳＩの電源電流特性に対する電源−グラウンド系端部セルにおける各周波数の電圧変動を算出する電源−グラウンド系電圧変動算出部７と、電源−グラウンド系端部セルにおける電圧変動とケーブルに誘起される電流との関係である伝達アドミタンスを算出する伝達アドミタンス算出部８と、電源−グラウンド系端部セルの電圧と伝達アドミタンスを用いてケーブルに誘起される電流を算出するケーブル電流算出部９と、ケーブルに流れる電流から放射電界強度を算出する電界強度算出部１０と、得られた電界強度を周波数ごとに表示する電界強度表示部１１とを備えている。
【００３４】
また、図２１に、本実施の形態に係わる上記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。図２１に示される設計支援装置３１は、プリント回路基板設計支援プログラム、または、この設計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３２と、設計支援装置本体３３とを備えている。記録媒体３２には、電源−グラウンド系レイアウトの抽出、電源−グラウンド系のセル生成、電源−グラウンド系の端部セル抽出、電源−グラウンド系の電圧変動の算出、伝達アドミタンスの算出、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が格納されている。また、設計支援装置本体３３は、データの入出力を行う入出力装置３４、記録媒体３２から読み込まれたプログラムまたはデータを記憶する記憶装置３５、全体の制御および計算を行う演算装置３６、および計算結果を表示する表示装置３７を備えており、これらはバス３８により相互に接続されている。上記したプリント回路基板レイアウト情報入力部２、およびＬＳＩ電源電流特性入力部６は、入出力装置３４に設けられている。また、電源−グラウンド系レイアウト抽出部３、電源−グラウンド系セル生成部４、電源−グラウンド系端部セル抽出部５、電源−グラウンド系電圧変動算出部７、伝達アドミタンス算出部８、ケーブル電流算出部９、放射電界強度算出部１０は、それぞれ演算装置３６に設けられている。また、放射電界強度表示部１１は表示装置３７である。上記したハードウェア構成において、入力装置３４からバス３８を介して記憶装置３５に入力されたプリント回路基板のレイアウト情報、ＬＳＩの電源電流特性に関するデータ、および記録媒体３２から読み込んだプログラムを使用し、演算装置３６によりケーブルからの放射電界強度が計算されて、表示装置３７に結果が表示される。
【００３５】
（実施の形態１の動作原理）
次に、実施の形態１に係わるプリント回路基板設計支援装置１の動作について図２を参照して説明する。図２は、本実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【００３６】
本実施の形態に係わるプリント回路基板設計支援装置１が起動すると、図２１に示される演算装置３６が記憶媒体３２、および記憶装置３５に予め記憶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、演算装置３６により、図１に示される各機能ブロックが実現される。プリント回路基板設計支援装置１が起動した後、電源プレーンとグラウンドプレーンの構造、ＬＳＩやＩＣなどの電子デバイスとデカップリングコンデンサなどの搭載位置、接続されるケーブルの構造、接続位置などのプリント回路基板のレイアウトに関するデータがプリント回路基板レイアウト情報入力部２から入力され（ステップＳ１０）、電源−グラウンド系レイアウト抽出部３に出力される。電源−グラウンド系レイアウト抽出部３では、このプリント回路基板のレイアウトに関するデータから、図３に示すように電源プレーン１０１−グラウンドプレーン１００、および誘電体基板１１０に関係するレイアウトを抽出し（ステップＳ１１）、そのデータを電源−グラウンド系セル生成部４に出力する。電源−グラウンド系セル生成部４では、電源プレーン１０１−グラウンドプレーン１００、および誘電体基板１１０に関係するレイアウト情報に基づき、図４に示すように電源プレーン１０１−グラウンドプレーン１００を１つまたは複数のセル１２０に分割し（ステップＳ１２）、そのデータを電源系端部セル抽出部５に出力する。なお、図４では誘電体基板１１０が描かれていないが、誘電体基板１１０も同様にセル分割する。電源系端部セル抽出部５は、図４に示す電源−グラウンドプレーン端部１０３のセルを抽出し（ステップＳ１３）、そのデータを電源電圧変動算出部７に出力する。ここで図５に示すように、電源プレーン１０１とグランドプレーン１００の端部が重なる場合には、同図に点線で示すように、この両プレーンの端部が重なる箇所は電源−グラウンドプレーン端部１０３のセルには含まない。ただし、図中丸印で示すように、この両プレーンの端部が重なる箇所がケーブル接続部１３０を含む場合には、このセルは電源−グラウンドプレーン端部１０３のセルとして扱う。
【００３７】
電源電圧変動算出部７は、ＬＳＩ電源電流特性入力部６から出力されたＬＳＩのスイッチングに伴う電源電流波形に関するデータと、電源系端部セル抽出部５から出力された電源−グラウンド系に関するデータに基づいて、ＬＳＩの動作に関与するクロック周波数とその整数倍の周波数において、電源系端部各セルｉにおける電源電圧の変動ＶＤＭ（ｉ）を算出し（ステップＳ１４）、そのデータを伝達アドミタンス算出部８に出力する。この電圧変動の計算には、電源−グラウンドプレーンを等価回路で表現し、ＳＰＩＣＥなどの回路シミュレータで計算する手法を用いると、短時間で電圧変動を算出することができる。伝達アドミタンス算出部８では、図６に示すようにセル分割されたグラウンドプレーン１００にケーブル１４０を接続した解析モデルを使用して、後述する方法により電源−グラウンドプレーン端部の各セルｉにおける電圧ＶＤＭ（ｉ）と、ケーブル上に１つまたは複数設けた電流観測点ｊに誘起される電流の関係である伝達アドミタンスＹ（ｉ，ｊ）を算出し（ステップＳ１５）、そのデータをケーブル電流算出部９に出力する。ケーブル電流算出部９では、伝達アドミタンスＹ（ｉ，ｊ）と、電源電圧変動算出部から出力された電源−グラウンド系端部の電圧変動ＶＤＭ（ｉ）から、ケーブル上の電流観測点ｊに流れる電流ＩＣＭ（ｉ，ｊ）を求める。これを数式１に基づいて、電圧観測点ｉについて合計することにより、電流観測点ｊに流れる電流ＩＣＡＢＬＥ（ｊ）を算出し（ステップＳ１６）、その結果を電界強度算出部１０に出力する。
【数１】
0004671173.tif 000002
なお、プリント回路基板に電源プレーンが２つ以上存在する場合には、ケーブルに流れる電流を電源−グラウンドプレーン対ごとに算出し、それぞれを電界強度算出部１０に出力する。
【００３８】
電界強度算出部１０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（ステップＳ１７）、その結果を電界強度表示部１１に出力する。プリント回路基板に電源プレーンが２つ以上存在する場合には、各電源−グラウンドプレーン対の電圧変動に起因する放射電界強度を個別に算出するとともに、これらを合計した全ての電源−グラウンドプレーン対の電圧変動に起因する放射電界強度も算出する。
【００３９】
ここで、電界強度算出部１０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７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Ｋａｉ  Ｆｏｎｇ  Ｌｅｅが著した「ＰＲＩＮＣＩＰＬＥＳ  ｏｆ  ＡＮＴＥＮＮＡ  ＴＨＥＯＲＹ」（ＪＯＨＮ  ＷＩＬＥＹ  ＆  ＳＯＮＳ，１９８４，ｐｐ．２７−３１）によれば、数式２で表される。
【数２】
0004671173.tif 000003
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、
【数３】
0004671173.tif 000004
で表される。
【００４０】
また、ｊは虚数単位、κは波数、ｒは原点から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κｒ＞＞１を満足する場合には、［数式２］は以下の［数式４］で近似できる。
【数４】
0004671173.tif 000005
電界強度算出部１０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、プリント回路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。また、このような計算方法を使用することにより、プリント回路基板からの放射を除外し、ケーブルからの放射電磁界のみを計算することができる。電界強度表示部１１では、電界強度算出部１０で計算されたケーブルからの放射電界強度を表示する。プリント回路基板に電源プレーンが２つ以上ある場合には、各電源−グラウンドプレーン対の電圧変動に起因する放射電界強度を個別に表示するとともに、これらを合計した全ての電源−グラウンドプレーン対の電圧変動に起因する放射電界強度も表示する（ステップＳ１８）。
【００４１】
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電源−グラウンドプレーン対を特定することができる。このため、放射に寄与する割合の大きな電源−グラウンドプレーン対から優先的に対策することができるようになり、設計を効率化することができる。
【００４２】
ここで、伝達アドミタンス算出部８において、電源−グラウンドプレーン端部の各セルｉにおける電圧ＶＤＭ（ｉ）と、ケーブルに流れる電流ＩＣＭ（ｉ）（ここでは説明を簡単にするため、ケーブル上に設けた電流観測点ｊは省略する）の関係を表す伝達アドミタンスＹ（ｉ）を算出する方法について説明する。まず、図８に示すように、電源−グラウンドプレーンの端部に発生した電圧ＶＤＭ（ｉ）により、この電源−グラウンドプレーン端部の境界線１０３ａと垂直をなす方向において導体上にコモンモード電流を誘起するコモンモード電圧ＶＣＭ（ｉ）が発生する。すなわち、図８（ａ）ではグラウンドプレーン１００、（ｂ）ではグラウンドプレーンに接続されたケーブル１４０にコモンモード電圧ＶＣＭ（ｉ）が発生する。この関係を比例係数Ｋとして［数式５］で表すことにする。
【数５】
0004671173.tif 000006
このグラウンドプレーン上に発生したコモンモード電圧ＶＣＭ（ｉ）と、ケーブルに流れる電流ＩＣＭ（ｉ）の関係をアドミタンスＹＣＭ（ｉ）とすると、これらの関係は［数式６］で表される。したがって、電圧ＶＤＭ（ｉ）とアドミタンスＹ（ｉ）の関係は［数式７］で表すことができる。
【数６】
0004671173.tif 000007
【数７】
0004671173.tif 000008
伝達アドミタンス算出部８では、電源−グラウンドプレーン端部の各セルｉにおける伝達アドミタンスＹＣＭ（ｉ）を算出し、比例係数Ｋを乗じたデータをケーブル電流算出部９に出力する。ここではグラウンドプレーンとケーブルのみで構成される簡易な解析モデルでアドミタンスを算出できるため、プリント回路基板全体をモデル化するよりも解析に要する時間を大幅に短縮できる。ここで、比例係数Ｋは理論的に求められていないため、本発明では以下に示す方法で数値実験的にその値を決定した。
【００４３】
図９は、比例係数Ｋ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回路基板の電磁界解析モデルである。誘電体基板１１０の基板サイズは、１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍとした。誘電体基板１１０の基板材は、ＦＲ−４（ガラスエポキシ基板）を想定し、その比誘電率を４．３とした。電源プレーン１０１は、５０ｍｍ×５０ｍｍとし、グラウンドプレーン１００は、１００ｍｍ×１００ｍｍ、電源−グラウンドプレーンの間隔は１ｍｍとした。また、グランドプレーンには直径０．１ｍｍ、長さ５００ｍｍのケーブル１４０を接続した。この解析モデルの図中に示す信号入力位置１５０において、電源−グラウンド系に電圧変動を誘起する波源として１Ωの内部抵抗を有する電圧源を接続し、１Ｗの電力を供給した。この解析モデルをＦＤＴＤ法によりシミュレーションし、ケーブルのグラウンドプレーンへの接続部に流れる電流ＩＣＡＢＬＥを１ＧＨｚまで２５ＭＨｚごとに観測した。
【００４４】
次に、同図の解析モデルからケーブルを取り除き、電源系のみの解析モデルを用いてシミュレーションし、電源−グラウンドプレーン端部の電圧ＶＤＭ（ｉ）を５ｍｍ間隔で観測した。次に、グラウンドプレーン上のコモンモード電圧ＶＣＭ（ｉ）とケーブルに流れる電流の関係であるＹＣＭ（ｉ）を算出するため、図１０に示すセル分割されたグラウンドプレーン１００とケーブル１４０からなる解析モデルを作成した。この解析モデルを使用して、電源−グラウンド系端部に対応する位置のコモンモード電圧ＶＣＭ（ｉ）と、ケーブルに流れる電流の関係ＹＣＭ（ｉ）をモーメント法により１ＧＨｚまで２５ＭＨｚごとに計算した。そして、先の解析で得られたＶＤＭ（ｉ）を用いて、ケーブルのグラウンドプレーンへの接続部に流れる電流ＩＣＭを［数式８］により計算した。
【数８】
0004671173.tif 000009
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、最小自乗法により比例係数Ｋを決定した。また、図１１、図１２に示すように、電源プレーンの配置位置を変化させた解析モデルにおいても同様の解析を行った。さらに、電源−グラウンドプレーン間隔を０．５ｍｍとして、計６種類の解析モデルにおいて同様の解析を行った。
【００４５】
この結果、これら３種類の電源プレーンの配置に対して、Ｋの値はそれぞれ、電源−グラウンドプレーン間隔が１ｍｍのときには、０．５２、０．４９、０．４８となり、電源−グラウンドプレーン間隔が０．５ｍｍのときには、０．４９、０．４７、０．４９となった。このときケーブルに流れる電流ＩＣＡＢＬＥとＩＣＭの計算結果を図１３〜図１８に示す。これらの図は、実線がＩＣＡＢＬＥ、点線がＩＣＭを示しており、両者は周波数特性を含めて良好に一致している。これらの結果から、Ｋは電源−グラウンドプレーンの厚さには依存せずに０．５程度の値となることが分かった。また、Ｋを０．５とすれば、上記算出されたＫの値（０．４７〜０．５２）に対する誤差は０．６ｄＢ以内となり、十分に高い精度でケーブルに流れる電流を算出することができる。さらに、ＥＭＩ測定では測定結果に通常３ｄＢ程度の変動幅を有することを考慮すると、Ｋは０．３５〜０．７の範囲内とすることが望ましい。
【００４６】
本実施の形態に係わるプリント回路基板設計支援装置によれば、プリント回路基板の電源−グラウンドプレーン間の電圧変動に起因して、ケーブルをアンテナとする不要電磁放射を、電源−グラウンド系端部の電圧変動を算出する工程と、この電圧変動とケーブルに誘起される電流の関係を表す伝達アドミタンスを算出する工程と、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工程に分割して算出する。これらの工程はそれぞれ、プリント回路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−グラウンドプレーン間の電圧変動を抑制するためのデカップリングコンデンサの配置や、電源−グラウンドプレーンの構造を変更する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回路基板を設計することができる。
【００４７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係わるプリント回路基板設計支援装置について説明する。図１９は、本実施の形態に係わるプリント回路基板設計支援装置２１の機能ブロックを示す。図１９においては、図１に示すプリント回路基板設計支援装置１の機能ブロックと同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１９に示すように、本実施の形態に係わるプリント回路基板設計支援装置２１は、図１に示すプリント回路基板設計支援装置１に、プリント回路基板のレイアウト情報を変更するためのプリント回路基板レイアウト情報変更部１２、および伝達アドミタンス算出部８で算出された伝達アドミタンスを記憶する伝達アドミタンス記憶部１３といった機能部をそれぞれ追加したものである。プリント回路基板レイアウト情報変更部１２は、プリント回路基板レイアウト情報入力部２から出力されたプリント回路基板のレイアウトに関する情報を変更し、そのデータを電源−グラウンド系レイアウト抽出部３に出力する。伝達アドミタンス記憶部１３は、伝達アドミタンス算出部８で算出された伝達アドミタンスを記憶し、プリント回路基板レイアウト情報変更部１２でなされたレイアウト情報の変更において、電源−グラウンドプレーンの構造、ケーブルの構造または接続位置、電源−グラウンドプレーンを分割するセルサイズに関するデータに変更が無ければ、再度伝達アドミタンスを計算する工程を省略するために備えられている。
【００４８】
また、本実施の形態に係わるプリント回路基板設計支援装置のハードウェア構成は、実施の形態１と同様に図２１となる。本実施の形態では、プリント回路基板レイアウト情報変更部１２は入出力装置３４に備えられ、伝達アドミタンス記憶部１３は記憶装置３５に備えられる。他の構成は第１の実施形態と同様なので省略する。
【００４９】
（実施の形態２の動作原理）
次に、実施の形態２に係わるプリント回路基板設計支援装置２１の動作について、図２０を参照して説明する。図２０は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
本実施の形態に係わるプリント回路基板設計支援装置２１が起動すると、図２１に示される演算装置３６が記憶媒体３２、および記憶装置３５に予め記憶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、演算装置３６により、図１９に示される各機能ブロックが実現される。プリント回路基板設計支援装置２１が起動した後、電源プレーンとグラウンドプレーンの構造、ＬＳＩやＩＣなどの電子デバイスとデカップリングコンデンサなどの搭載位置、ケーブルの構造と接続位置などのプリント回路基板のレイアウトに関するデータがプリント回路基板レイアウト情報入力部２に入力され（ステップＳ２０）、プリント回路基板レイアウト情報変更部１２に出力される。プリント回路基板レイアウト情報変更部１２は、電源−グラウンド系の電圧変動を抑制するため、電源プレーンやグラウンドプレーンの構造、ＬＳＩやＩＣなどの電子デバイスとデカップリングコンデンサなどの搭載位置、ケーブルの構造や接続位置の変更、またはデカップリングコンデンサの追加など、レイアウトに関する情報に変更を施し（ステップＳ２１）、そのデータを電源−グラウンド系レイアウト情報抽出部３に出力する。電源−グラウンド系レイアウト抽出部３では、プリント回路基板のレイアウトに関するデータから、電源−グラウンド系に関係するレイアウトを抽出し（ステップＳ２２）、そのデータを電源−グラウンド系セル生成部４に出力する。電源−グラウンド系セル生成部４では、電源−グラウンド系に関するレイアウト情報に基づき、電源−グラウンド系を１つまたは複数のセルに分割し（ステップＳ２３）、そのデータを電源系端部セル抽出部５に出力する。電源系端部セル抽出部５は、電源−グラウンドプレーン端部のセルを抽出し（ステップＳ２４）、そのデータを電源電圧変動算出部７に出力する。電源電圧変動算出部７は、ＬＳＩ電源電流特性入力部６から出力されたＬＳＩのスイッチングに伴う電源電流波形に関するデータと、電源系端部セル抽出部から出力された電源−グラウンド系に関するデータに基づいて、ＬＳＩの動作に関与するクロック周波数とその整数倍の周波数において、電源系端部各セルにおける電源電圧の変動を算出し（ステップＳ２５）、そのデータを伝達アドミタンス算出部８に出力する。
【００５１】
本発明のプリント回路基板設計支援装置で使用する伝達アドミタンスは、プリント回路基板のレイアウト情報が変更されても、電源プレーンやグラウンドプレーンの構造、ケーブルの構造または接続位置、電源−グラウンドプレーンを分割するセルサイズに変更がなければ、レイアウト情報の変更前後で同じデータを使用することができる。伝達アドミタンス算出部８は、同じデータを使用することが出来るかどうかを確認し、これにより、伝達アドミッタンスの計算が必要かどうかを判断する（ステップＳ２６）。伝達アドミタンス算出部８において、計算が必要であると判断された場合、伝達アドミタンス算出部８では、電源−グラウンドプレーン端部の各セルにおける電圧と、ケーブルに誘起される電流の関係である伝達アドミタンスを算出し（ステップＳ２７）、そのデータを伝達アドミタンス記憶部１３と、ケーブル電流算出部９に出力する（ステップＳ３４）。一方、伝達アドミタンス記憶部１３に記憶されている伝達アドミタンスが使用できる場合には、伝達アドミタンスを算出する工程は省略され、伝達アドミタンス記憶部１３のデータが読み出され（ステップＳ３３）、ケーブル電流算出部９に出力される。これは、上述した伝達アドミタンス算出部８で伝達アドミタンスを算出する工程からも明らかなように、電源プレーンやグラウンドプレーンの構造、ケーブルの構造または接続位置、電源−グラウンドプレーンを分割するセルサイズが同一であれば、伝達アドミタンスを算出する解析モデルも同一となり、従って算出される伝達アドミタンスも同一となるためである。プリント回路基板レイアウト情報変更部１２において、ＬＳＩやＩＣなどの電子部品、デカップリングコンデンサの搭載位置の変更、または、これらの部品を追加するという変更がなされた場合、電源−グラウンドプレーンを分割するセルサイズが同一であれば、伝達アドミタンスを再度計算する必要は無く、伝達アドミタンス記憶部１３に記憶されたデータを再度使用することができる。このため、ケーブルからの放射電界強度を算出する時間が大幅に短縮される。
【００５２】
次に、ケーブル電流算出部９では、伝達アドミタンス算出部８から出力された伝達アドミタンスと、電源電圧変動算出部７から出力された電源−グラウンド系端部の電圧変動から、ケーブルに流れる電流を算出し（ステップＳ２８）、その結果を電界強度算出部１０に出力する。電界強度算出部１０では、ケーブル上の電流分布から放射電界強度を算出し（ステップＳ２９）、この結果を電界強度表示部１１に出力する。電界強度表示部１１では、電界強度算出部１０で計算されたケーブルからの放射電界強度を表示する（ステップＳ３０）。電界強度表示部１１に表示された放射電界強度に基づいて、レイアウトの変更が必要かどうかの判断が行われる（ステップＳ３１）。そして、放射電界強度が十分に抑制されると判断される場合には、全ての工程を終了する。一方、放射電界強度が十分に抑制されていないと判断される場合には、再度ステップＳ２１に遡って、プリント回路基板のレイアウト情報の変更が行われ、上記ステップＳ２２からステップＳ３１までの工程が行われる。
【００５３】
以上のようなフロー構成とすることにより、ケーブルからの放射電界強度を抑制するために、電源プレーン、グラウンドプレーンの構造、ＬＳＩやＩＣなどの電子デバイスとデカップリングコンデンサなどの搭載位置、接続されるケーブルの構造、接続位置などを変更することが可能となる。また、レイアウト情報の変更前後において、電源プレーンやグラウンドプレーンの構造、ケーブルの構造または接続位置、電源−グラウンドプレーンを分割するセルサイズが同一である場合には、伝達アドミタンス記憶部１３記憶された伝達アドミタンスを使用することで、ケーブルからの放射電界強度を短時間で算出することが可能となる。
【００５４】
このように、プリント回路基板レイアウト情報変更部１２を設けることにより、ケーブルからの放射電界強度を抑制する対策を施すことができる。さらに、伝達アドミタンス記憶部１３を設けることにより、放射電界強度の計算を大幅に短縮することで、放射電界強度を抑制する対策の効果を短時間で確認できるようになるため、不要電磁放射を抑制したプリント回路基板を設計することができる。
【００５５】
（実施例）
次に、本発明を具体的なプリント回路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２２は、本実施例の対象となるプリント回路基板を模式的に表す斜視図（ａ）および上面図（ｂ）である。本実施例においては、実施の形態１に係わるプリント回路基板設計支援装置１を用いて、図２２に示す１つのＬＳＩを搭載するプリント回路基板について、ケーブル１４０からの放射電界強度を算出した。
【００５６】
まず、プリント回路基板設計支援装置１のプリント回路基板レイアウト情報入力部２において、プリント回路基板のサイズ２００ｍｍ×２００ｍｍ×１．５ｍｍ、誘電体基板１１０の基板材の比誘電率４．３、電源プレーン１０１のサイズ１００ｍｍ×１５０ｍｍ、グラウンドプレーン１００のサイズ２００ｍｍ×２００ｍｍ、電源−グラウンドプレーンの間隔０．５ｍｍ、ケーブルの直径０．１ｍｍ、長さ１ｍ、およびこれらの位置関係と、ＬＳＩの搭載位置２００を示すレイアウト情報が入力される。次に、図２３に示す２０ＭＨｚで動作するＬＳＩの電源電流特性が入力される。図２３（ａ）は、横軸に時間、縦軸に電流値をとり、ＬＳＩの動作に伴い発生する電源電流の特性を示している。また、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に示す電源電流の時間波形を周波数領域に変換したものである。そして、上述した実施の形態１における放射電界強度の算出工程（ステップＳ１７）により、ケーブルからの放射電界強度を算出した。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２４に示すように放射電界強度表示部１１に表示した。図２４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ＬＳＩの電源電流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２４によると、ＬＳＩの動作周波数２０ＭＨｚの整数倍の周波数において、ケーブル１４０から放射される電界強度が最大となっていることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１に係わるプリント回路基板設計支援装置の機能構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わるプリント回路基板設計支援装置の動作フローを示す図である。
【図３】プリント回路基板の電源プレーン−グラウンドプレーンの位置関係を説明するための図である。
【図４】プリント回路基板の電源プレーン−グラウンドプレーンそれぞれのセル分割および電源プレーン端部−グラウンドプレーン端部の位置関係を説明するための図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図を示す。
【図５】電源プレーン端部−グラウンドプレーン端部の位置関係を説明するための図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図を示す。
【図６】伝達アドミタンスの解析モデルを説明するための図である。
【図７】微小電流素片からの放射電界を説明するための図である。
【図８】電源プレーン端部−グラウンドプレーン端部間に生じる電圧により発生するコモンモード電圧を説明するための図であり、（ａ）はグラウンドプレーン上に、（ｂ）はケーブル上にコモンモード電圧が発生することを示す図である。
【図９】電源プレーン端部−グラウンドプレーン端部間に生じる電圧とコモンモード電圧との関係をあらわす比例係数Ｋを決定するためのプリント回路基板の解析モデルを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図を示す。
【図１０】図９のプリント回路基板においてグラウンドプレーンに発生するコモンモード電圧とケーブルに流れる電流の関係である伝達アドミタンスを算出するための解析モデルを示す図である。
【図１１】図９のプリント回路基板において電源プレーンの配置を変更した解析モデルを示す上面図である。
【図１２】図９のプリント回路基板において電源プレーンの配置を変更した解析モデルを示す上面図である。
【図１３】図９に示すプリント回路基板を用いて比例係数Ｋを決定するため、ケーブルに流れる電流を比較した図である。
【図１４】図９に示すプリント回路基板を用いて比例係数Ｋを決定するため、図１０に示す電源プレーンの配置においてケーブルに流れる電流を比較した図である。
【図１５】図９に示すプリント回路基板を用いて比例係数Ｋを決定するため、図１１に示す電源プレーンの配置においてケーブルに流れる電流を比較した図である。
【図１６】図９に示すプリント回路基板を用いて比例係数Ｋを決定するため、電源プレーン−グラウンドプレーン間を０．５ｍｍとしてケーブルに流れる電流を比較した図である。
【図１７】図９に示すプリント回路基板を用いて比例係数Ｋを決定するため、図１０に示す電源プレーンの配置において、電源プレーン−グラウンドプレーン間を０．５ｍｍとしてケーブルに流れる電流を比較した図である。
【図１８】図９に示すプリント回路基板を用いて比例係数Ｋを決定するため、図１１に示す電源プレーンの配置において、電源プレーン−グラウンドプレーン間を０．５ｍｍとしてケーブルに流れる電流を比較した図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係わるプリント回路基板設計支援装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施の形態２に係わるプリント回路基板設計支援装置の動作を示すフローチャートである。
【図２１】本発明のプリント回路基板設計支援装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２２】本発明の実施例で使用したプリント回路基板を示す図である。
【図２３】本発明の実施例で使用したＬＳＩ電源電流の（ａ）時間領域での特性、（ｂ）周波数領域での特性を示す図である。
【図２４】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である。
【符号の説明】
【００５８】
１、２１…プリント回路基板設計支援装置
２…プリント回路基板レイアウト情報入力部
３…電源−グラウンド系レイアウト抽出部
４…電源−グラウンド系セル生成部
５…電源系端部セル抽出部
６…ＬＳＩ電源電流特性入力部
７…電源電圧変動算出部
８…伝達アドミタンス算出部
９…ケーブル電流算出部
１０…電界強度算出部
１１…電界強度表示部
１２…プリント回路基板レイアウト情報変更部
１３…伝達アドミタンス記憶部
３１…設計支援装置
３２…記録媒体
３３…設計支援装置本体
３４…入出力装置
３５…記憶装置
３６…演算装置
３７…表示装置
１００…グラウンドプレーン
１０１…電源プレーン
１０３…電源―グラウンドプレーン端部
１０３ａ…電源―グラウンドプレーン端部境界線
１１０…誘電体基板
１２０…分割セル
１３０…ケーブル接続箇所
１４０…ケーブル
１５０…信号入力位置
２００…ＬＳＩ搭載位置
【図１】
0004671173.tif 000010
【図２】
0004671173.tif 000011
【図３】
0004671173.tif 000012
【図４】
0004671173.tif 000013
【図５】
0004671173.tif 000014
【図６】
0004671173.tif 000015
【図７】
0004671173.tif 000016
【図８】
0004671173.tif 000017
【図９】
0004671173.tif 000018
【図１０】
0004671173.tif 000019
【図１１】
0004671173.tif 000020
【図１２】
0004671173.tif 000021
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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