site logo

Важнасць шырыні лініі друкаванай платы ў дызайне друкаванай платы

Што такое шырыня лініі?

Пачнем з асноў. Што такое шырыня слядоў? Чаму важна паказаць пэўную шырыню трасіроўкі? Мэта Друкаваная плата электраправодка – гэта падлучэнне любога віду электрычнага сігналу (аналагавага, лічбавага або сілавога) ад аднаго вузла да іншага.

Вузел можа ўяўляць сабой штыфт кампанента, галінку большай трасы або плоскасці або пустую пляцоўку або тэставую кропку для зандавання. Шырыня слядоў звычайна вымяраецца ў мілі ці тысячах цаляў. Стандартная шырыня праводкі для звычайных сігналаў (без асаблівых патрабаванняў) можа быць у даўжыню некалькі цаляў у дыяпазоне 7-12 міл, але пры вызначэнні шырыні і даўжыні праводкі варта ўлічваць мноства фактараў.

ipcb

Прыкладанне звычайна кіруе шырынёй праводкі і тыпам праводкі ў канструкцыі друкаванай платы, і ў нейкі момант звычайна ўраўнаважвае кошт вытворчасці друкаванай платы, шчыльнасць/памер платы і прадукцыйнасць. Калі плата мае пэўныя патрабаванні да праектавання, такія як аптымізацыя хуткасці, падаўленне шуму або сувязі або высокі ток/напружанне, шырыня і тып трасіроўкі могуць быць больш важнымі, чым аптымізацыя кошту вытворчасці голай друкаванай платы або агульнага памеру платы.

Спецыфікацыя, якая тычыцца праводкі ў вытворчасці друкаваных поплаткаў

Typically, the following specifications related to wiring begin to increase the cost of manufacturing bare PCB.

Канструкцыі з высокай шчыльнасцю, якія спалучаюць у сабе прастору друкаванай платы, напрыклад, вельмі тонка размешчаныя BGA або паралельныя шыны з вялікай колькасцю сігналаў, могуць запатрабаваць шырыні лініі 2.5 мілі, а таксама спецыяльных тыпаў скразных адтулін дыяметрам да 6 міль, напрыклад як лазернае свідраванне мікрапраходных адтулін. І наадварот, для некаторых канструкцый вялікай магутнасці можа спатрэбіцца вельмі вялікая праводка або плоскасці, якія спажываюць цэлыя пласты і выліваюць унцыі, якія тоўшчы стандартных. У месцах з абмежаванай прасторай могуць спатрэбіцца вельмі тонкія пласціны, якія змяшчаюць некалькі слаёў і абмежаваную таўшчыню адліўкі медзі ў паў унцыі (таўшчыня 0.7 мілі).

У іншых выпадках канструкцыі высакахуткаснай сувязі з адной перыферыі на іншую могуць запатрабаваць праводкі з кантраляваным супрацівам і пэўнай шырынёй і адлегласцю паміж сабой для мінімізацыі адлюстравання і індуктыўнай сувязі. Або дызайн можа запатрабаваць пэўнай даўжыні, каб адпавядаць іншым адпаведным сігналам у шыне. Прыкладанні высокага напружання патрабуюць пэўных функцый бяспекі, такіх як мінімізацыя адлегласці паміж двума адкрытымі дыферэнцыяльнымі сігналамі для прадухілення дугі. Незалежна ад характарыстык або асаблівасцяў, адсочванне вызначэнняў мае важнае значэнне, таму давайце вывучым розныя прыкладання.

Розныя шырыні і таўшчыні праводкі

PCBS typically contain a variety of line widths, as they depend on signal requirements. Прыведзеныя больш дробныя сляды для сігналаў узроўню TTL (лагісты транзістар-транзістар) і не маюць асаблівых патрабаванняў да абароны ад высокага току або шуму.

Гэта будуць самыя распаўсюджаныя тыпы праводкі на плаце.

Больш тоўстая праводка была аптымізавана для прапускной здольнасці току і можа быць выкарыстана для перыферыйных прылад або функцый, звязаных з харчаваннем, якія патрабуюць большай магутнасці, такіх як вентылятары, рухавікі і рэгулярная перадача магутнасці кампанентам ніжняга ўзроўню. У верхняй левай частцы малюнка нават паказаны дыферэнцыяльны сігнал (высакахуткасны USB), які вызначае пэўны інтэрвал і шырыню для задавальнення патрабаванняў да супраціву 90 ω. На малюнку 2 паказана крыху больш шчыльная плата, якая мае шэсць слаёў і патрабуе зборкі BGA (масіва шаравой сеткі), якая патрабуе больш тонкай праводкі.

Як разлічыць шырыню лініі друкаванай платы?

Давайце пакрочым праз працэс вылічэння пэўнай шырыні трасіроўкі сігналу харчавання, які перадае ток ад кампанента харчавання да перыферыйнага прылады. У гэтым прыкладзе мы разлічым мінімальную шырыню лініі тракта харчавання для рухавіка пастаяннага току. Шлях харчавання пачынаецца ад засцерагальніка, перасякае Н-мост (кампанент, які выкарыстоўваецца для кіравання перадачай магутнасці праз абмоткі рухавіка пастаяннага току) і заканчваецца ў раздыме рухавіка. Сярэдні бесперапынны максімальны ток, неабходны рухавіку пастаяннага току, складае каля 2 ампер.

Цяпер праводка друкаванай платы выступае ў якасці рэзістара, і чым даўжэй і вужэй праводка, тым больш супраціву дадаецца. Калі праводка вызначана няправільна, высокі ток можа пашкодзіць праводку і/або выклікаць значнае падзенне напружання на рухавіку (што прывядзе да зніжэння хуткасці). Калі ўзяць некаторыя агульныя ўмовы, напрыклад, 1 унцыю разліву медзі і пакаёвую тэмпературу падчас звычайнай працы, нам трэба вылічыць мінімальную шырыню лініі і чаканы перапад ціску на гэтай шырыні.

Інтэрвал кабеля друкаванай платы і даўжыня

Для лічбавых канструкцый з высакахуткаснай сувяззю можа спатрэбіцца пэўны інтэрвал і адрэгуляваная даўжыня для мінімізацыі перакрыжаванняў, сувязі і адлюстравання. Для гэтай мэты некаторыя распаўсюджаныя прыкладання-гэта паслядоўныя дыферэнцыяльныя сігналы на аснове USB і паралельныя дыферэнцыяльныя сігналы на аснове аператыўнай памяці. Звычайна USB 2.0 патрабуе дыферэнцыяльнай маршрутызацыі пры 480 Мбіт/с (клас высокай хуткасці USB) або вышэй. Часткова гэта тлумачыцца тым, што высакахуткасны USB звычайна працуе пры значна меншых напружаннях і перападах, што набліжае агульны ўзровень сігналу да фонавага шуму.

Пры пракладцы высакахуткасных кабеляў USB трэба ўлічваць тры важныя моманты: шырыню провада, адлегласць паміж правадамі і даўжыню кабеля.

Усё гэта важна, але найбольш важным з трох з’яўляецца тое, каб даўжыні дзвюх ліній максімальна супадалі. As a general rule of thumb, if the lengths of the cables differ from each other by no more than 50 mils, this significantly increases the risk of reflection, which may result in poor communication. Адпаведнае супраціўленне 90 Ом – гэта агульная спецыфікацыя для разводкі парных дыферэнцыялаў. Для дасягнення гэтай мэты неабходна аптымізаваць маршрутызацыю па шырыні і інтэрвалу.

На малюнку 5 паказаны прыклад дыферэнцыяльнай пары для падлучэння высакахуткасных USB-інтэрфейсаў, якая змяшчае праводку шырынёй 12 міль з інтэрваламі 15 міль.

Interfaces for memory-based components that contain parallel interfaces will be more constrained in terms of wire length. Большасць праграмных сродкаў для праектавання друкаваных поплаткаў высокага класа будуць мець магчымасці рэгулявання даўжыні, якія аптымізуюць даўжыню лініі ў адпаведнасці з усімі адпаведнымі сігналамі ў паралельнай шыне. На малюнку 6 паказаны прыклад макета DDR3 з правадамі рэгулявання даўжыні.

Сляды і плоскасці грунтавага запаўнення

Некаторыя прыкладання з адчувальнымі да шуму кампанентамі, напрыклад, бесправадныя мікрасхемы або антэны, могуць запатрабаваць дадатковай абароны. Праектаванне электраправодкі і плоскасцей з убудаванымі адтулінамі для зазямлення можа істотна дапамагчы звесці да мінімуму сувязь бліжэйшай электраправодкі або сігналаў збору самалётаў і пазаплатавых сігналаў, якія поўзаюць па краях платы.

Figure 7 shows an example of a Bluetooth module placed near the edge of the plate, with its antenna outside a thick line containing embedded through-holes connected to the ground formation. Гэта дапамагае ізаляваць антэну ад іншых бартавых схем і плоскасцяў.

This alternative method of routing through the ground can be used to protect the board circuit from external off-board wireless signals. Малюнак 8 паказвае шумаадчувальную друкаваную плату з заземленай плоскасцю, размешчанай па перыферыі платы.

Лепшыя практыкі для праводкі друкаванай платы

Шматлікія фактары вызначаюць характарыстыкі праводкі ў полі друкаванай платы, таму абавязкова выконвайце лепшыя практыкі пры праводцы наступнай друкаванай платы, і вы знойдзеце баланс паміж коштам фабрыкі друкаванай платы, шчыльнасцю ланцугоў і агульнай прадукцыйнасцю.