Beth yw lled llinell?

Dechreuwn gyda’r pethau sylfaenol. Beth yn union yw lled olrhain? Pam ei bod yn bwysig nodi lled olrhain penodol? Pwrpas PCB gwifrau yw cysylltu unrhyw fath o signal trydanol (analog, digidol neu bwer) o un nod i’r llall.

Gall nod fod yn pin cydran, cangen o olrhain neu awyren fwy, neu bad gwag neu bwynt prawf ar gyfer archwilio. Mae lled olion fel arfer yn cael eu mesur mewn mils neu filoedd o fodfeddi. Gall lled gwifrau safonol ar gyfer signalau cyffredin (dim gofynion arbennig) fod sawl modfedd o hyd yn yr ystod 7-12 mils, ond dylid ystyried llawer o ffactorau wrth ddiffinio lled a hyd y gwifrau.

Mae’r cymhwysiad fel arfer yn gyrru’r lled gwifrau a’r math gwifrau mewn dyluniad PCB ac, ar ryw adeg, fel rheol mae’n cydbwyso cost gweithgynhyrchu PCB, dwysedd / maint bwrdd, a pherfformiad. Os oes gan y bwrdd ofynion dylunio penodol, megis optimeiddio cyflymder, atal sŵn neu gyplu, neu gerrynt / foltedd uchel, gall lled a math yr olrhain fod yn bwysicach na gwneud y gorau o gost gweithgynhyrchu PCB noeth neu faint cyffredinol y bwrdd.

Manyleb yn ymwneud â gwifrau mewn gweithgynhyrchu PCB

Yn nodweddiadol, mae’r manylebau canlynol sy’n ymwneud â gwifrau yn dechrau cynyddu cost gweithgynhyrchu PCBS noeth.

Oherwydd goddefiannau PCB llymach a’r offer pen uchel sy’n ofynnol ar gyfer gweithgynhyrchu, archwilio neu brofi PCBS, mae’r costau’n dod yn eithaf uchel:

L lled olrhain llai na 5 mil (0.005 i mewn).

L Olrhain bylchau llai na 5 milltir

L Trwy dyllau llai na 8 mil mewn diamedr

L Trwch olrhain llai na neu’n hafal i 1 owns (hafal i 1.4 mils)

L Pâr gwahaniaethol a hyd rheoledig neu rwystriant gwifrau

Efallai y bydd angen lled llinell o 2.5 mil ar ddyluniadau dwysedd uchel sy’n cyfuno cymryd gofod PCB, fel BGA â gofod mân iawn neu fysiau cyfochrog cyfrif signal uchel, yn ogystal â mathau arbennig o dyllau drwodd â diamedrau o hyd at 6 mil, fel fel tyllau microthrough wedi’u drilio â laser. I’r gwrthwyneb, efallai y bydd angen gwifrau neu awyrennau mawr iawn ar gyfer rhai dyluniadau pŵer uchel, gan gymryd haenau cyfan ac arllwys owns sy’n fwy trwchus na’r safon. Mewn cymwysiadau sydd â chyfyngiadau ar ofod, efallai y bydd angen platiau tenau iawn sy’n cynnwys sawl haen a thrwch castio copr cyfyngedig o hanner owns (trwch 0.7 mil).

Mewn achosion eraill, efallai y bydd angen gwifrau â rhwystriant rheoledig a lled a bylchau penodol rhwng ei gilydd er mwyn lleihau adlewyrchiad a chyplu anwythol i ddyluniadau ar gyfer cyfathrebu cyflym o un ymylol i’r llall. Neu efallai y bydd angen hyd penodol ar y dyluniad i gyd-fynd â signalau perthnasol eraill yn y bws. Mae cymwysiadau penodol foltedd uchel yn gofyn am rai nodweddion diogelwch, megis lleihau’r pellter rhwng dau signal gwahaniaethol agored i atal codi. Waeth beth fo’ch nodweddion neu nodweddion, mae olrhain diffiniadau yn bwysig, felly gadewch i ni archwilio cymwysiadau amrywiol.

Lled a thrwch gwifrau amrywiol

Mae PCBS fel arfer yn cynnwys amrywiaeth o led llinellau, gan eu bod yn dibynnu ar ofynion signal (gweler Ffigur 1). Mae’r olion manylach a ddangosir ar gyfer signalau lefel TTL (rhesymeg transistor-transistor) pwrpas cyffredinol ac nid oes ganddynt unrhyw ofynion arbennig ar gyfer amddiffyn cerrynt uchel neu sŵn.

Y rhain fydd y mathau gwifrau mwyaf cyffredin ar y bwrdd.

Mae gwifrau mwy trwchus wedi’u optimeiddio ar gyfer capasiti cario cyfredol a gellir eu defnyddio ar gyfer perifferolion neu swyddogaethau sy’n gysylltiedig â phŵer sy’n gofyn am bŵer uwch, megis ffaniau, moduron, a throsglwyddiadau pŵer rheolaidd i gydrannau lefel is. Mae rhan chwith uchaf y ffigur hyd yn oed yn dangos signal gwahaniaethol (cyflymder uchel USB) sy’n diffinio bylchau a lled penodol i fodloni gofynion rhwystriant 90 ω. Mae Ffigur 2 yn dangos bwrdd cylched ychydig yn ddwysach sydd â chwe haen ac sy’n gofyn am gynulliad BGA (arae grid pêl) sy’n gofyn am weirio mwy manwl.

Sut i gyfrifo lled llinell PCB?

Gadewch i ni gamu trwy’r broses o gyfrifo lled olrhain penodol ar gyfer signal pŵer sy’n trosglwyddo cerrynt o gydran pŵer i ddyfais ymylol. Yn yr enghraifft hon, byddwn yn cyfrifo lled llinell isaf y llwybr pŵer ar gyfer modur DC. Mae’r llwybr pŵer yn cychwyn wrth y ffiws, yn croesi’r bont H (y gydran a ddefnyddir i reoli trosglwyddiad pŵer ar draws y troelliadau modur DC), ac yn terfynu wrth gysylltydd y modur. Y cerrynt uchaf parhaus ar gyfartaledd sy’n ofynnol gan fodur DC yw tua 2 amperes.

Nawr, mae gwifrau PCB yn gweithredu fel gwrthydd, a pho hiraf a chulach y gwifrau, y mwyaf o wrthwynebiad sy’n cael ei ychwanegu. Os nad yw gwifrau wedi’u diffinio’n gywir, gall y cerrynt uchel niweidio gwifrau a / neu achosi cwymp foltedd sylweddol i’r modur (gan arwain at gyflymder is). Mae’r NetC21_2 a ddangosir yn Ffigur 3 tua 0.8 modfedd o hyd ac mae angen iddo gario cerrynt uchaf o 2 amperes. Os cymerwn rai amodau cyffredinol, megis 1 owns o dywallt copr a thymheredd yr ystafell yn ystod gweithrediad arferol, mae angen i ni gyfrifo’r lled llinell lleiaf a’r gostyngiad pwysau disgwyliedig ar y lled hwnnw.

Sut i gyfrifo gwrthiant gwifrau PCB?

Defnyddir yr hafaliad canlynol ar gyfer ardal olrhain:

Arwynebedd [Mils ²] = (cyfredol [Amps] / (K * (Temp_Rise [° C]) ^ b)) ^ (1 / C), sy’n dilyn maen prawf haen allanol IPC (neu frig / gwaelod), k = 0.048, b = 0.44, C = 0.725. Sylwch mai’r unig newidyn y mae gwir angen i ni ei fewnosod yw cyfredol.

Bydd defnyddio’r rhanbarth hwn yn yr hafaliad canlynol yn rhoi’r lled angenrheidiol inni sy’n dweud wrthym y lled llinell sydd ei angen i gario’r cerrynt heb unrhyw broblemau posibl:

Lled [Mils] = arwynebedd [Mils ^ 2] / (trwch [oz] * 1.378 [mils / oz]), lle mae 1.378 yn gysylltiedig â’r trwch arllwys safonol 1 oz.

Trwy fewnosod 2 amperes o gerrynt yn y cyfrifiad uchod, rydym yn cael o leiaf 30 mils o wifrau.

Ond nid yw hynny’n dweud wrthym beth fydd y cwymp foltedd yn mynd i fod. Mae hyn yn chwarae mwy o ran oherwydd bod angen iddo gyfrifo gwrthiant y wifren, y gellir ei wneud yn ôl y fformiwla a ddangosir yn Ffigur 4.

Yn y fformiwla hon, ρ = gwrthsefyll copr, α = cyfernod tymheredd copr, T = olrhain trwch, W = lled olrhain, L = hyd olrhain, T = tymheredd. Os yw’r holl werthoedd perthnasol yn cael eu mewnosod mewn hyd 0.8 “o led 30 milltir, rydym yn canfod bod y gwrthiant gwifrau tua 0.03? Ac mae’n gostwng y foltedd tua 26mV, sy’n iawn ar gyfer y cais hwn. Mae’n ddefnyddiol gwybod beth sy’n effeithio ar y gwerthoedd hyn.

Bylchau a hyd cebl PCB

Ar gyfer dyluniadau digidol gyda chyfathrebiadau cyflym, efallai y bydd angen bylchau penodol a hyd wedi’u haddasu i leihau crosstalk, cyplu a myfyrio. At y diben hwn, mae rhai cymwysiadau cyffredin yn signalau gwahaniaethol cyfresol wedi’u seilio ar USB a signalau gwahaniaethol cyfochrog wedi’u seilio ar RAM. Yn nodweddiadol, bydd angen llwybro gwahaniaethol ar USB 2.0 ar 480Mbit yr eiliad (dosbarth cyflymder uchel USB) neu’n uwch. Mae hyn yn rhannol oherwydd bod USB cyflym fel arfer yn gweithredu ar folteddau a gwahaniaethau llawer is, gan ddod â lefel gyffredinol y signal yn agosach at sŵn cefndir.

Mae tri pheth pwysig i’w hystyried wrth lwybro ceblau USB cyflym: lled gwifren, bylchau plwm, a hyd cebl.

Mae’r rhain i gyd yn bwysig, ond y mwyaf beirniadol o’r tair yw sicrhau bod hyd y ddwy linell yn cyfateb cymaint â phosibl. Fel rheol gyffredinol, os yw hyd y ceblau yn wahanol i’w gilydd heb fod yn fwy na 50 mils (ar gyfer USB cyflym), mae hyn yn cynyddu’r risg o fyfyrio yn sylweddol, a allai arwain at gyfathrebu gwael. Mae rhwystriant paru 90 ohm yn fanyleb gyffredinol ar gyfer gwifrau pâr gwahaniaethol. Er mwyn cyflawni’r nod hwn, dylid optimeiddio’r llwybr o ran lled a bylchau.

Mae Ffigur 5 yn dangos enghraifft o bâr gwahaniaethol ar gyfer gwifrau rhyngwynebau USB cyflym sy’n cynnwys gwifrau 12 mil o led mewn cyfnodau 15 mil.

Bydd rhyngwynebau ar gyfer cydrannau sy’n seiliedig ar y cof sy’n cynnwys rhyngwynebau cyfochrog (megis DDR3-SDRAM) yn fwy cyfyngedig o ran hyd gwifren. Bydd gan y mwyafrif o feddalwedd dylunio PCB pen uchel alluoedd addasu hyd sy’n gwneud y gorau o hyd y llinell i gyd-fynd â’r holl signalau perthnasol yn y bws cyfochrog. Mae Ffigur 6 yn dangos enghraifft o gynllun DDR3 gyda gwifrau addasu hyd.

Olion ac awyrennau llenwi daear

Efallai y bydd angen ychydig o ddiogelwch ychwanegol ar gyfer rhai cymwysiadau sydd â chydrannau sy’n sensitif i sŵn, fel sglodion diwifr neu antenau. Gall dylunio gwifrau ac awyrennau â thyllau daear wedi’u hymgorffori helpu i leihau cyplu gwifrau cyfagos neu godi awyrennau a signalau oddi ar y bwrdd sy’n cropian i ymylon y bwrdd.

Mae Ffigur 7 yn dangos enghraifft o fodiwl Bluetooth wedi’i osod ger ymyl y plât, gyda’i antena (trwy farciau “ANT” wedi’u hargraffu ar y sgrin) y tu allan i linell drwchus sy’n cynnwys tyllau drwodd wedi’u hymgorffori wedi’u cysylltu â ffurfiant y ddaear. Mae hyn yn helpu i ynysu’r antena oddi wrth gylchedau ac awyrennau eraill ar fwrdd y llong.

Gellir defnyddio’r dull amgen hwn o lwybro trwy’r ddaear (awyren polygonal yn yr achos hwn) i amddiffyn cylched y bwrdd rhag signalau diwifr allanol oddi ar y bwrdd. Mae Ffigur 8 yn dangos PCB sy’n sensitif i sŵn gydag awyren wreiddio trwy dwll wedi’i seilio ar hyd ymyl y bwrdd.

Arferion gorau ar gyfer gwifrau PCB

Mae llawer o ffactorau’n pennu nodweddion gwifrau’r maes PCB, felly gwnewch yn siŵr eich bod yn dilyn arferion gorau wrth weirio’ch PCB nesaf, ac fe welwch gydbwysedd rhwng cost fab PCB, dwysedd cylched, a pherfformiad cyffredinol.