Kio estas linia larĝo?

Ni komencu per la bazaĵoj. Kio ĝuste estas spuro-larĝo? Kial gravas specifi specifan spuron-larĝon? La celo de PCB drataro estas konekti ĉian elektran signalon (analogan, ciferecan aŭ potencan) de unu nodo al alia.

Nodo povas esti pinglo de ero, branĉo de pli granda spuro aŭ ebeno, aŭ malplena kuseneto aŭ testpunkto por sondado. Spurlarĝoj estas kutime mezuritaj en mejloj aŭ miloj da coloj. Normaj dratlarĝoj por ordinaraj signaloj (neniuj specialaj postuloj) povas esti kelkaj coloj en longo en la 7-12 mejlintervalo, sed multaj faktoroj devus esti pripensitaj dum difinado de la dratlarĝo kaj longo.

La aplikaĵo kutime funkciigas la kablan larĝon kaj kablan tipon en PCB-projekto kaj, en iu momento, kutime ekvilibrigas PCB-koston, densecon / grandecon de tabulo kaj agado. Se la tabulo havas specifajn projektajn postulojn, kiel rapidan optimumigon, bruon aŭ kuplan subpremon, aŭ altan kurenton / tension, la larĝo kaj speco de spuro povas esti pli gravaj ol optimumigi la fabrikan koston de nuda PCB aŭ la ĝenerala tabula grandeco.

Specifo rilate al drataro en fabrikado de PCB

Tipe, la sekvaj specifoj rilataj al drataro komencas pliigi la koston de fabrikado de nudaj PCBS.

Pro pli striktaj toleremoj de PCB kaj la altkvalita ekipaĵo necesa por fabrikado, inspektado aŭ testado de PCBS, kostoj sufiĉe altas:

L Spura larĝo malpli ol 5 mil (0.005 in.)

L Spuri interspacon malpli ol 5 mil

L Tra truoj malpli ol 8 mil en diametro

L Spura dikeco malpli ol aŭ egala al 1 unco (egala al 1.4 mejloj)

L Diferenciala paro kaj kontrolita longeco aŭ kabliga impedanco

Altdensaj projektoj, kiuj kombinas PCB-spacan prenadon, kiel tre fajne interspacigita BGA aŭ altaj signal-kalkulaj paralelaj busoj, povas postuli linian larĝon de 2.5 mil, same kiel specialajn specojn de truoj kun diametroj de ĝis 6 mil, tiaj kiel lasero boris mikrotruajn truojn. Inverse, iuj altpotencaj projektoj povas postuli tre grandajn kablojn aŭ aviadilojn, konsumante tutajn tavolojn kaj verŝante uncojn pli dikajn ol normo. En spac-limigitaj aplikoj, tre maldikaj platoj enhavantaj plurajn tavolojn kaj limigita kupro gisanta dikecon de duona unco (0.7 mejl. Dikeco) povas esti necesaj.

En aliaj kazoj, dezajnoj por altrapida komunikado de unu flankaparato ĝis alia povas postuli kabligon kun kontrolita impedanco kaj specifaj larĝoj kaj interspacigo inter unu la alian por minimumigi reflektadon kaj induktan kupladon. Aŭ la projektado eble postulas certan longecon por kongrui kun aliaj signifaj signaloj en la buso. Alttensiaj aplikoj postulas certajn sekurecajn ecojn, kiel minimumigi la distancon inter du elmontritaj diferencialaj signaloj por malebligi arĉadon. Sendepende de trajtoj aŭ trajtoj, spuri difinojn gravas, do ni esploru diversajn aplikojn.

Diversaj kablaj larĝoj kaj dikecoj

PCBS kutime enhavas diversajn liniajn larĝojn, ĉar ili dependas de signalaj postuloj (vidu Bildon 1). La pli fajnaj spuroj montritaj estas por ĝeneraluzeblaj TTL (transistor-transistora logiko) nivelaj signaloj kaj havas neniujn specialajn postulojn por alta kurento aŭ bruoprotekto.

Ĉi tiuj estos la plej oftaj kabloj sur la tabulo.

Pli dika drataro estis optimumigita por nuna subporta forto kaj povas esti uzata por flankaparatoj aŭ potenc-rilataj funkcioj, kiuj postulas pli altan potencon, kiel ventolilojn, motorojn kaj regulajn potencajn translokigojn al pli malaltaj niveloj. La supra maldekstra parto de la figuro eĉ montras diferencigan signalon (USB-rapida), kiu difinas specifan interspacon kaj larĝon por plenumi la impedancajn postulojn de 90 ω. Figuro 2 montras iom pli densan cirkvitan tabulon, kiu havas ses tavolojn kaj postulas muntadon de BGA (pilka krada tabelo), kiu postulas pli bonan drataron.

Kiel kalkuli PCB-linian larĝon?

Ni paŝu tra la procezo kalkuli certan spuron-larĝon por potenca signalo, kiu transdonas kurenton de potenca komponanto al ekstercentra aparato. En ĉi tiu ekzemplo, ni kalkulos la minimuman linian larĝon de la potenca vojo por kontinua motoro. La potenca vojo komenciĝas ĉe la fuzeo, transiras la H-ponton (la ero uzata por administri potencan transdonon tra la DC-motoraj serpentumoj), kaj finiĝas ĉe la konektilo de la motoro. La averaĝa kontinua maksimuma kurento postulata de kontinua motoro estas ĉirkaŭ 2 amperoj.

Nun, PCB-drataro funkcias kiel rezistilo, kaj ju pli longa kaj mallarĝa estas la drataro, des pli da rezisto aldoniĝas. Se drataro ne estas difinita ĝuste, la alta kurento povas damaĝi drataron kaj / aŭ kaŭzi signifan tensian falon al la motoro (rezultigante reduktitan rapidon). La NetC21_2 montrita en Figuro 3 longas ĉirkaŭ 0.8 colojn kaj bezonas maksimuman kurenton de 2 amperoj. Se ni supozas iujn ĝeneralajn kondiĉojn, kiel 1 uncon da kupro verŝanta kaj ĉambran temperaturon dum normala funkciado, ni devas kalkuli la minimuman linian larĝon kaj la atendatan premfalon ĉe tiu larĝo.

Kiel kalkuli PCB-kablan reziston?

La sekva ekvacio estas uzata por spura areo:

Areo [Mils²] = (aktuala [Amperoj] / (K * (Temp_Rise [° C]) ^ b)) ^ (1 / C), kiu sekvas kriterion de ekstera tavolo (aŭ supra / malsupra) de IPC, k = 0.048, b = 0.44, C = 0.725. Notu, ke la sola variablo, kiun ni vere bezonas enmeti, estas aktuala.

Uzi ĉi tiun regionon en la sekva ekvacio donos al ni la necesan larĝon, kiu diras al ni la linian larĝon necesan por porti la kurenton sen eblaj problemoj:

Larĝo [Mils] = areo [Mils ^ 2] / (dikeco [oz] * 1.378 [mil / oz]), kie 1.378 rilatas al la norma 1 oz verŝanta dikeco.

Enmetante 2 amperojn da kurento en la supran kalkulon, ni ricevas minimume 30 milojn da drataro.

Sed tio ne diras al ni, kia estos la tensia falo. Ĉi tio pli okupiĝas, ĉar ĝi bezonas kalkuli la reziston de la drato, kio povas esti farita laŭ la formulo montrita en Figuro 4.

En ĉi tiu formulo, ρ = rezisteco de kupro, α = temperatura koeficiento de kupro, T = spuro dikeco, W = spuro larĝo, L = spuro longo, T = temperaturo. Se ĉiuj koncernaj valoroj estas enmetitaj en 0.8 “longon de 30mils larĝo, ni trovos ke la dratrezisto estas ĉirkaŭ 0.03? Kaj ĝi malaltigas la tension ĉirkaŭ 26mV, kio taŭgas por ĉi tiu apliko. Estas utile scii, kio influas ĉi tiujn valorojn.

PCB-kabla interspaco kaj longo

Por ciferecaj dezajnoj kun altrapidaj komunikadoj, specifa interspaco kaj adaptitaj longoj povas esti postulataj por minimumigi krucbabilon, kupladon kaj reflektadon. Tiucele iuj komunaj aplikoj estas USB-bazitaj seriaj diferencialaj signaloj kaj RAM-bazitaj paralelaj diferencialaj signaloj. Tipe, USB 2.0 postulos diferencigan vojigon je 480Mbit / s (USB-rapidega klaso) aŭ pli alte. Ĉi tio estas duonflanka ĉar altrapida USB kutime funkcias kun multe pli malaltaj tensioj kaj diferencoj, proksimigante la ĝeneralan signalnivelon al fona bruo.

Estas tri gravaj aferoj konsiderindaj kiam oni enrutigas rapidajn USB-kablojn: drato-larĝo, plua interspaco kaj kablolongo.

Ĉiuj ĉi tiuj gravas, sed la plej kritika el la tri estas certigi, ke la longoj de la du linioj kongruas laŭeble. Ĝenerale ĝenerala regulo, se la longoj de la kabloj diferencas unu de la alia je ne pli ol 50 mil (por altrapida USB), tio signife pliigas la riskon de reflekto, kio povas rezultigi malbonan komunikadon. 90 ohm-kongrua impedanco estas ĝenerala specifo por diferenciala paro. Por atingi ĉi tiun celon, vojigo devas esti optimumigita laŭ larĝo kaj interspaco.

Figuro 5 montras ekzemplon de diferenciala paro por kabligi altrapidajn USB-interfacojn, kiu enhavas larĝan drataron de 12 mil en intervaloj de 15 mil.

Interfacoj por memor-bazitaj komponentoj kiuj enhavas paralelajn interfacojn (kiel ekzemple DDR3-SDRAM) estos pli limigitaj laŭ dratlongo. Plej multaj altnivelaj PCB-projektaj programoj havos longajn ĝustigajn kapablojn, kiuj optimumigas la linian longon por kongrui kun ĉiuj gravaj signaloj en la paralela buso. Figuro 6 montras ekzemplon de aranĝo DDR3 kun longeca ĝustiga drataro.

Spuroj kaj ebenoj de grunda plenigo

Iuj aplikoj kun bru-sentemaj komponantoj, kiel sendrataj blatoj aŭ antenoj, eble bezonas iom da kroma protekto. Projekti drataron kaj aviadilojn kun enigitaj teraj truoj povas multe helpi minimumigi kupladon de proksima drataro aŭ aviadilplukado kaj ekster-estraraj signaloj, kiuj rampas en la randojn de la tabulo.

Figuro 7 montras ekzemplon de Bluetooth-modulo lokita proksime al la rando de la plato, kun ĝia anteno (per ekranaj presitaj “ANT” -markoj) ekster dika linio enhavanta enigitajn truojn konektitajn al la grunda formacio. Ĉi tio helpas izoli la antenon de aliaj enkonstruitaj cirkvitoj kaj aviadiloj.

Ĉi tiu alternativa metodo de vojigo tra la tero (ĉi-kaze plurlatera ebeno) povas esti uzata por protekti la tabulan cirkviton de eksteraj ekster-eksteraj sendrataj signaloj. Figuro 8 montras bruosenteman PCB kun surterigita tra-trua enigita ebeno laŭ la periferio de la tabulo.

Plej bonaj praktikoj por PCB-drataro

Multaj faktoroj determinas la kabligajn karakterizaĵojn de la PCB-kampo, do nepre sekvu plej bonajn praktikojn kiam vi kabligas vian sekvan PCB, kaj vi trovos ekvilibron inter PCB-kosto, denseco de cirkvito kaj ĝenerala agado.