回路 CAD オペレータと回路設計力について

質問

回路 CAD (Agilent ADS) による解析業務を行っている28歳男性です。
シミュレーションをもっと効果的に活かしたいと考え、実機で実際に苦しんでおられる設計者の方にお尋ねします。

私はこれまで、実機の回路設計を行ったことが無く、シミュレータの世界しか知りません。しかし最近になり「CAD は設計経験が無ければ使う物ではない」という考えになってきています。なぜなら、回路設計力が無ければ、実機特有の現象をシミュレーションに取り込む発想が生まれないし、プラスアルファの提案を設計者に出せず、解析の妥当性すら予測できないからです。ここをクリアにして、自分の業務の価値を高めたいと思っています。

そこで質問なのですが、CAD 業務を続けながら回路設計力を伸ばすにはどうしたらよいでしょうか？今考えているのは、アマチュア無線や電子工作などを休日に行うことです。

長文を読んで下さってありがとうございました。
どうぞよろしくお願い致します。

回答No.7

tadys · ベストアンサー

＞CAD 業務を続けながら回路設計力を伸ばすにはどうしたらよいでしょうか
なかなか難しい問題だとは思います。
やはり実際に回路に触れる必要があるでしょう。

回路図を元にシミュレーションをするときの問題としては、
現実の回路には回路図にない部品が存在する事です。
回路図での配線は長さがゼロ、抵抗もゼロとして取り扱いますが、
現実には長さも抵抗もあります。長さがあればインダクタンスと
して働きますし、大きさがあればコンデンサとして働きます。
これらは無視できる場合も有れば無視できない場合もあります。
無視できないのに無視すれば結果は違ったものになります。

シミュレーション結果と現実の回路動作に差がある場合は
これらの意図しない部品（寄生素子）の影響が有る場合もあります。
どこにどのような寄生素子があるかを見極めるのは経験がないと
難しいでしょう。

解析業務を行っているということですから解析結果と現実の動作を
比較することは行っているものと思います。
差異が有る場合に回路設計者と差異の原因を追究することは勉強になると思います。

アマチュア無線を行うのは通信機器を自作するのでなければ役に立たないでしょう。
電子工作は役に立つでしょう。ただし、失敗をしてください。
失敗した回路をちゃんと動かす事で回路設計の能力は向上します。
失敗した回路の動作をシミュレータで再現する事ができたら
設計能力がおおいにあると言っていいでしょう。

お礼

お礼が遅くなり、すみません。
アドバイスありがとうございます。

>差異が有る場合に回路設計者と差異の原因を追究することは勉強に
>なると思います。

仰るとおりで、私もこれをやりたいのですが、回路設計者は忙しく、なかなか実現できていません。

皆さんの意見を総合すると、理論を意識しつつ、電子工作を行うことは現場の失敗をトレースすることになり、(ある程度)
有用だということですね。大変ためになりました。

回答No.6

outerlimit

アナログ回路を充分に勉強されることがよろしいでしょう

特に　ノイズ、誤差、回路と周波数特性の関係　アース

シミュレータでは、理想状態と現実の回路の違いが区別できません

その違いを理解できない、自称回路設計者が　大勢います

電子工作も　誤差やマージンを理解するにはよろしいでしょう、それ以上のものでではありません

お礼

お礼が遅くなり、すみません。

他の方も指摘されているとおり、基礎理論は重要ですね。
これから精進いたします。

回答No.5

noname#101087

>...... CAD 業務を続けながら回路設計力を伸ばすにはどうしたらよいでしょうか？

「回路 CAD (Agilent ADS) による解析業務を行って」いらっしゃるのなら、実際の回路を設計なさったことがおありなでしょう。
実物とCAD モデルの差異分析も経験されてるのでは?

ただ、EDA(Electric Design Automation = 回路 CAD) を使っていると、仕様項目を入力すればほぼ自動的に回路設計結果が出てしまう
ことが多く、基礎理論に通じていないと設計過程をうかがい知ることができない、というフラストレーションが残るのは確かです。

このようなギャップ感を埋めるには、簡単な回路を想定して設計してみるのも一策でしょう。
設計手順をメモ書きしてから、スプレッドシート(Excel など)に書き込んでいくのです。
当方も、簡単なアナログ・フィルタ(LC フィルタ)を試行してみたことがあります。
けっこう数式処理であたふたさせられましたが、EDA の「神秘性」の呪縛から幾分かは開放された気になれます。

ご参考まで。

お礼

御礼が遅くなり、すみません。

実測と CAD の結果の剥離はほぼ毎回経験しています。
酷いときには傾向すらあっておらず、高価なツール使って何やってんだ！と情けなくなりますね。。
ただ、「正しく使えば」EDA ツールは有用であることは確信しているので、要はオペレータ(＝自分)のスキル不足なのだと思います。

>このようなギャップ感を埋めるには、簡単な回路を想定して設計して
>みるのも一策でしょう。

なるほど。仮想の設計をやってみるのですね。
参考になりました。今までせいぜい参考書の問題をたまに解いてみる程度だったので。

回答No.4

rabbit_cat

電子工作なんかするのは時間の無駄（さすがにいいすぎかな）な気もします。なんていうか、畳で水練みたいな感じです。
はっきり言えば、回路設計力を伸ばしたいなら、そのための勉強をしないと駄目です。ちまたにアナログ回路の本があふれていると思うので、適当なのを選んでちゃんと理論から勉強してください。
理論から本当に勉強したことがない人は、いつまでたってもなぜそうなるのかが本当には分からない（経験でなんとなくそうなりそうと感覚的には思うようになるでしょうが）ので、アマチュアレベルから抜け出せないでコンプレックスを感じ続けることになると思われます。

お礼

お礼が遅くなりすみません。
理論の重要性・・・仰るとおりだと思います。
CAD を使って設計変更の提案をする以上、理論をしっかり押さえてないと本当に単なる作業者になってしまいますよね。
ありがとうございました。

回答No.3

ringouri

高い志で業務に取り組み、自己啓発を進めようとする質問者さんの姿勢が素晴らしいと感じます。

Agilent ADS をもっと活用したいというレベルであれば、「回路設計力を伸ばす」ことも結構高いレベルが要求されるかと思います。
単にアマチュア無線や電子工作を(休日に自宅でということですか？)行なっても、率直に申して、「回路設計力」の飛躍的向上に結びつくかは疑問です。
すること自体はとても良いのですが、「やり方」が問題です。つまり、電子工作をした場合の性能の評価や特性把握をそれなりに定量的に正確に出来る測定器類がどうしても必要です。そのためには、ある程度の高周波領域まで測れるオシロスコープやスペクトラム・アナライザが最低必要ですし、回路の特性を本格的に評価しようと思えば ネットワーク・アナライザも必要です。DC電圧や電流の測定にしても、4桁以上の分解能で0.1%以下の確度をもった中級以上のマルチ・メータがほしいところです。安物の3桁1%級のテスタでは大した役にはたちません。部品（R,C,L,トランスなど）の定数を測る測定器も必要でしょう。

これらの測定環境が無いところでいろいろな実験工作を行なっても結果の解析（ADSのシミュレーション結果と実験結果の比較）が充分出来ないので、ある程度のところまでで（割と早い段階で）頭打ちになるでしょう。

自宅にそれなりの測定環境があるのであれば問題ないです。
そうでなければ、休日に会社の測定器など開発設計部門が使っている設備を（自由に）使える環境にありますか？もし使用（業務外であれば私用？）可能なのであればラッキーですが。

実際の回路に触れることはとても良いことですね。簡単な受動フィルタやIC1個を使った増幅器/発振器/ゲート回路等の実験からも、シミュレータでは分からない沢山の事が学べます。ただ、それを定性的に実感するだけでは不十分で、定量的に解析する手段とともに回路動作を理解しないと高いステップには登れないと思います。

生意気なことを書きましたが、応援しております。頑張ってください。

お礼

詳しいご回答ありがとうございました。

確かにただ作っても、評価ができないのでは意味が無いですよね。
自宅には測定器が全く無いので、休日にアマチュア無線の回路製作または電子工作を自宅で行い、それを会社に持っていって、定時後に
私用で測定器を拝借しようかと考えています。

>ただ、それを定性的に実感するだけでは不十分で、定量的に解析する
>手段とともに回路動作を理解しないと高いステップには登れない

なるほど。定性的に分かるようになればいいかなくらいに考えていましたが、それでは頭打ちになるのですね。勉強になりました。

回答No.2

inara

設計力を強化したいのはアナログ回路でしょうか？
アナログは微小信号、大電流、高周波など、分野によって勘どころが違いますので、どの分野かある程度絞って頂けると助言しやすいかと思います。

直接の回答ではありませんが、このサイトの回路関係の質問に対する模範回答を見たり、あるいは自分で回答することが、自分自身の回路設計力の訓練になっていると思っています。

回答する場合、質問者さんの少ない情報から問題（不具合）の原因を推定したり、求められる機能を実現する回路を考え、実際に組んでみたり、部品がないときは回路シミュレータて実験したり、あるいは特性を手計算したりして回答していますが、悠長に考えているとあっという間に締め切られるので、いかに短納期で正確な結果を出すかという、ある意味、仕事と似た環境にあります（ここではコスト云々は言われませんが）。

試しに、回路関係の質問が出たら、回答を考えてみるという訓練をされてはいかがでしょうか。モタモタしていると的確な回答が出てさっさと締め切られますので、とてもスリリングです。間違った解答だと質問者さんの迷惑になるので、最初は考えるだけで回答はせず、他の回答を見てだんだん自信をつけていけばいいのではないでしょうか。

お礼

ご回答ありがとうございます。
分野は、数～500MHz 帯のアナログ回路(抽象的ですみません)です。

OKWaveの回路関係の質問を自分なりに(できるだけ早く)考えるのですね。これは思いつきませんでした！確かに、実際の設計で困っている事柄が書かれているので、鍛えられる予感がします。
早速実行（まずはROMから）してみます。ありがとうございました！

回答No.1

tkanenet

全く設計ともCADとも関係のない業務をしておりますが、
趣味で電子工作をしてきた立場ではおっしゃることに強く共感します。

趣味の世界の場合、やはり自分の力で完成できるおもしろさに重点を置くので、いろいろと計算してみるよりはざっくりと手書きで回路図だけ書き、実際に作ってしまってからテスターやオシロスコープなどで波形を測定することで体で理解したことも多かったと思うからです。

回路設計力、ということですが全くはんだづけの経験もないということであれば、ぜひやってみるべきだと思います。
それ以上となると生活上の時間的な制約もあるので、あまり強くお勧めするものではないですが、マイコンを使った機器は作ってみたほうが良いと思います。
解析を主の業務とされているということは、おそらくはアナログ回路を見ることばかりなのではないかと勝手に推測しています。いまどきの電子機器はマイクロプロセッサを用いた電子回路がふつうだと思いますし、そのような経験をすると、業務の価値も高まると思います。

趣味の立場からの発言で、的外れでしたら恐れ入ります。

お礼

ご回答ありがとうございます。

やること自体に意味がありそうなので、ぜひチャレンジしてみます。まずは、秋月の電子キットあたりから始めてみようと思います。