～「ハード」な課題を「ソフト」な発想で解決～　EOL対応

【EOLお悩み解決ストーリー】

半導体ベンダーの離合集散やタイの洪水被害などによる影響でEOL対応が大きな社会問題となっていた2013年頃、あるお客様からジョイスティックに使用しているスイッチ部品のEOL対応についてご依頼があった。

WTIではEOL対応専属の部署が発足して5年が経とうとしていた頃であり、EOL対応自体にはそれなりの経験と自信があったものの、当時EOL部門の取りまとめをしていた赤谷は一抹の不安を感じていた。

そのような中でEOL対応が始まることになり、プロジェクトのリーダーとしてハード、ソフト共に経験豊富な東が務めることとなった。

EOL対応がスタートし1～2日経とうとしていた頃、東が浮かない顔をして途中経過を報告してきた。その内容は、「同等機能を持った代替部品が見つからない。。。」と言うものであった。

EOL対応では量産品の設計変更が必要となるが、当然のことながら、機能性能は維持しつつ、その変更は必要最小限に留める必要がある。 このケースでは、ジョイスティックに関連する構造部品やソフトウェアの変更は絶対に避けなければならないものであった。なぜならば、構造部品の変更は、金型変更が伴い莫大なコストがかかる。また、ソフトウェアに手を加えた場合、お客様の規定でソフトウェアに関連する検証を一通りやり直す必要があった。これにも、長い工期と費用が必要となる。

奇しくも赤谷が感じていた不安が現実のものとなったのである。このケースのように構造関連部品のEOL対応は、設計的な制約が多く、採れる手立てが限られる。よって、少ない選択枝しかない状況では“解”を導けない可能性について、一抹の不安を抱いていたのだ。“解”が無いのも一つの答えだが、「お客様のご期待に何とか応えなければ！」と言うのがエンジニア共通のモチベーションでもあるのだ。

プロジェクトが暗礁に乗り上げそうになる中、東から一つの可能性について提案があった。それは、「構造的にはマッチするが、出力方式が異なるスイッチを何とか使いこなそう。」というものであった。

現行品のスイッチは機械的な接点出力であるため、”1“と”0“の組み合わせからなるデジタル信号出力であった。例えば、ジョイスティックを前に倒せば出力が”01000000“のようなデジタル値になる。 一方、東が提案した代替品のスイッチは、出力がアナログ式で0～5Vの電圧レベルで表現される。 通常、このようなスイッチを扱う場合は、マイコンのアナログ専用ポートで信号を取り込みマイコンでデジタル値に変換して使用するのが一般的だ。しかし、今回の場合、マイコンの制御ソフトウェアは先に述べた理由から変更はできないものであった。

このような無理難題に対して、涼しい顔をして解決策を提案するのが、この道３０年になる東と言う男である。東は「アナログ-デジタル変換のためのコンパレータ回路を新たに設けよう。」と提案し、すぐにその検討をプロジェクトメンバーである平山に指示した。

平山は2日程で回路の検討を終え、東に報告した。これにて一件落着といきたいところだが、そんなあっさりしたストーリーなら、ここでわざわざ紹介することもなかっただろう。

今度は平山が検討した回路が、基板に入りきらない課題が生じたのである。ジョイスティックのインターフェース回路を実装するこの基板は、構造物と複雑に絡み合うため電子部品を実装するスペースがごく僅かしか残されていなかった。

東が「もうちょっと回路規模を抑えれないのか？」と平山に尋ねたが、平山も当然ながら「無駄な回路など一切ない。」というものであった。

しかし、ここで回路規模を抑え込まなければ、解決への道は閉ざされてしまう。

そこで赤谷は「小型のワンチップマイコンを新たに設け、アナログーデジタル変換できないのか？」と新たな案を提示した。10年前ならスイッチのEOL対応にわざわざマイコンを追加することは考えられなかったが、この頃は既に小型・安価（モノによっては数十円）で外付け部品が殆ど要らないマイコンが各社から多くラインナップされていた。東もその可能性に同調し、すぐにソフトの検討を東、ハードの検討を平山が行うこととなった。

新たなマイコンを設けソフトウェアを開発することはダメじゃなかったの？と疑問に感じると思うが、お客様が開発されたメインマイコン用ソフトウェアに手を加えない限り、大規模な再検証は必要とせず、ジョイスティック周りの検証に限定して済ませることができる。

この案は功を奏し、何とかジョイスティック用スイッチのEOL対応を成し遂げることができた。

これは「ハード」では行き詰った課題に対して「ソフト」を加えることで解決した事例である。

あれから5年、EOL対応は今も大きな課題となっており、この先もしばらく続きそうである。この間、WTIはお客様の様々な課題に対して切磋琢磨しながら解決に導いてきた。今では対応するエンジニアも増えEOL対応はWTIのビジネスの柱の一つとなっている。

EOL対応をビジネスとして始めた当時、社長から「EOL対応で日本一になれ！」と言われたことを赤谷をはじめメンバーは今も覚えている。当時はそのことに対してメンバーも確信を持てなかったが、10年たった今、それは一歩ずつ現実味を帯びてきている。

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• EOL対応（生産中止・ディスコン）
• 事例1．絶縁型（フライバック型）電源に使用されている部品のEOL対応
• 事例2．電源回路部品のEOL対応に伴う実装基板の小型化
• 事例3．デジタル制御電源アイソレーション回路変更
• 事例4．ジョイスティックのEOL対応
• ～「ハード」な課題を「ソフト」な発想で解決～【EOLお悩み解決ストーリー】

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Wave Technologyでは、高周波回路設計やアンテナ設計に関するお困り事を解決するサービスを高周波マッチング工房として提供いたします。

高周波回路の設計には“マッチング（整合）をとる”ことが必要です。この“マッチングをとる”という作業は熟練した技術が必要で、その技術はよく職人技に例えられます。そんな職人技で高周波回路を設計する現場のイメージを職人や芸術家の作業場である工房と重ねて、

『高周波マッチング工房』＝『高周波』＋『マッチング』＋『工房』

と命名しました。

 

スミスチャートとは？

実際のマッチング（整合）ではスミスチャートを使用します。
ここでは、そのスミスチャートついて簡単に紹介します。

高周波回路のいろいろな問題を数式を用いて解くことは、複素計算になるのでかなり面倒です。スミスチャートは、このような複雑な複素計算を図表上で簡単に行うことができるようグラフ化されたものです。このスミスチャートを利用すると、高周波回路を考えるうえでとても便利です。

それでは、ごく簡単にスミスチャートの説明をします。
右図がスミスチャートです。（実際のチャートには円外に種々目盛りがありますが、ここでは省略しています。）

この円の水平軸が複素反射係数*の実数部、垂直軸は虚数部を表します。
(* 反射係数は入射電圧に対する反射電圧の比を表し、ベクトル数値（複素数）です。)
インピーダンスの実部（抵抗）成分は周波数によらず一定なので各円上は等抵抗であることを表します（等抵抗円といいます）。
上下に曲がった円弧上はインピーダンスの虚部（リアクタンス）成分が一定なので等リアクタンス円といいます。

円の上半円部分は誘導性（インダクタンス）成分で、下半円部分は容量性（コンダクタンス）成分を表します。

さらに円の真ん中は普通”1”です。Z0で正規化しています。(実際のインピーダンスを特性インピーダンスZ0で除したものを正規化インピーダンスと呼びます。) 特性インピーダンスとは、分布定数回路上を伝わっている電圧の波と電流の波の比として定義され、Z0は50Ωや75Ωが一般的です。

すごくざっくりですが、スミスチャートの簡単な説明は以上です。

スミスチャートをもっと知りたい方は以下リンクで動画の説明もありますので、ご覧になってください。

• スミスチャートとは？
• スミスチャートとは？２
• スミスチャートとは？３
• スミスチャートとは？４－１
• スミスチャートとは？４－２

 

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