Zer da lerro zabalera?

Has gaitezen oinarriak. Zer da zehazki arrasto zabalera? Zergatik da garrantzitsua traza zabalera zehatz bat zehaztea? Helburua PCB kableatzea nodo batetik bestera edozein seinale elektriko mota (analogikoa, digitala edo potentzia) konektatzea da.

Nodo bat osagai baten pin bat izan daiteke, arrasto edo plano handiago baten adarra edo zundaketarako pad huts edo proba puntu bat izan daiteke. Aztarna zabalerak milia edo milaka hazbetetan neurtzen dira normalean. Seinale arruntetarako kableen zabalera estandarrak (baldintza berezirik ez) 7-12 mils bitarteko hazbeteko luzera izan dezakete, baina faktore asko kontuan hartu behar dira kableatuaren zabalera eta luzera definitzerakoan.

Aplikazioak normalean kableatuaren zabalera eta kableatu mota kontrolatzen ditu PCBen diseinuan eta, noizbait, normalean PCBaren fabrikazio kostua, taula dentsitatea / tamaina eta errendimendua orekatzen ditu. Taulak diseinuaren eskakizun zehatzak baldin baditu, hala nola abiadura optimizatzea, zarata edo akoplamendua kentzea edo korronte / tentsio handia, zabalera eta traza mota garrantzitsuagoak izan daitezke PCB huts baten fabrikazio kostua edo taularen tamaina orokorra optimizatzea baino.

PCB fabrikazioan kableatuei buruzko zehaztapena

Normalean, kableekin lotutako zehaztapen hauek PCBS biluziak fabrikatzearen kostua handitzen hasten dira.

PCB tolerantzia zorrotzagoak eta PCBS fabrikatzeko, ikuskatzeko edo probatzeko beharrezkoak diren goi mailako ekipamenduak direla eta, kostuak nahiko handiak dira:

L Aztarna zabalera 5 mil baino gutxiago (0.005 in.)

L Trazatu 5 milia baino gutxiago

L 8 milimetro baino gutxiagoko zuloen bidez

L Aztarna lodiera 1 ontza baino txikiagoa edo berdina (1.4 mils berdina)

L Bikote diferentziala eta kontrolatutako luzera edo kableen inpedantzia

PCB espazioa hartzea konbinatzen duten dentsitate handiko diseinuak, hala nola oso fin banatutako BGA edo seinale kopuru altuko autobus paraleloak, 2.5 milimetroko linea zabalera izan dezakete, baita 6 mila arteko diametroak dituzten zulo iragankor bereziak ere. laser bidez zulatutako mikrotxuloak. Alderantziz, potentzia handiko diseinu batzuek kableatu edo plano oso handiak eska ditzakete, geruza osoak kontsumituz eta estandarra baino lodiagoak diren ontzak botaz. Espazioa mugatzen duten aplikazioetan, hainbat geruza dituzten eta ontza erdi bateko (0.7 mil lodiera) kobre galdaketa lodiera mugatua duten plaka oso meheak behar dira.

Beste kasu batzuetan, periferiko batetik bestera abiadura handiko komunikazioetarako diseinuak inpedantzia kontrolatua eta zabalera espezifikoak eta elkarren arteko tartea behar dituzte, islapena eta akoplamendu induktiboa minimizatzeko. Edo diseinuak luzera jakin bat eska dezake autobuseko beste seinale garrantzitsuekin bat etortzeko. Goi tentsioko aplikazioek segurtasun ezaugarri batzuk behar dituzte, hala nola agerian dauden bi seinale diferentzialen arteko distantzia minimizatzea, arkua saihesteko. Ezaugarriak edo ezaugarriak gorabehera, definizioen trazadura garrantzitsua da, beraz, azter ditzagun hainbat aplikazio.

Kableen zabalera eta lodiera desberdinak

PCBS-k normalean lerro zabalera ugari izaten du, seinaleen eskakizunen araberakoak baitira (ikus 1. irudia). Erakusten diren aztarna finenak erabilera orokorreko TTL (transistor-transistor logika) mailako seinaleetarako dira eta ez dute eskakizun berezirik korronte edo zarata handiko babeserako.

Hauek izango dira arbelean kableatze mota ohikoenak.

Kableatu lodiagoa uneko karga-ahalmenerako optimizatu da eta energia handiagoa behar duten periferikoetarako edo potentziarekin erlazionatutako funtzioetarako erabil daiteke, hala nola haizagailuak, motorrak eta maila baxuko osagaietara ohiko potentzia transferitzeko. Irudiaren goiko ezkerreko zatiak seinale diferentziala (USB abiadura handikoa) erakusten du, tartean eta zabalera zehatz bat definitzen duena, 90 imped inpedantziaren eskakizunak betetzeko. 2. irudian zirkuitu-plaka apur bat trinkoagoa da, sei geruza dituena eta kableatu finagoa behar duen BGA (ball grid array) multzoa behar duena.

Nola kalkulatu PCB lerroaren zabalera?

Urrats dezagun traza-zabalera jakin bat kalkulatzeko prozesua potentzia-osagai batetik gailu periferiko batera korrontea transferitzen duen potentzia-seinale batentzat. Adibide honetan, DC motor baten potentzia bidearen gutxieneko lerro zabalera kalkulatuko dugu. Potentzia-bidea fusiblean hasten da, H zubia zeharkatzen du (DC motorren harilkatzeen bidez energia-transmisioa kudeatzeko erabiltzen den osagaia) eta motorraren konektorean amaitzen da. DC motor batek eskatzen duen batez besteko etengabeko korronte maximoa 2 amperrekoa da.

Orain, PCB kableak erresistentzia gisa funtzionatzen du, eta kableatua zenbat eta luzeagoa eta estuagoa izan, orduan eta erresistentzia handiagoa da. Kableatua behar bezala zehazten ez bada, korronte handiak kablea kaltetu dezake eta / edo motorrari tentsio jaitsiera handia eragin diezaioke (abiadura murriztu daiteke). 21. irudian agertzen den NetC2_3 0.8 hazbeteko luzera du eta gehienez 2 ampereko korrontea eraman behar du. Baldintza orokor batzuk suposatzen baditugu, esate baterako kobre isurketa 1 ontza eta giro tenperatura funtzionamendu normalean zehar, lerroaren gutxieneko zabalera eta zabalera horretan espero den presio jaitsiera kalkulatu beharko ditugu.

Nola kalkulatu PCBaren kableen erresistentzia?

Ekuazio hau aztarna-eremurako erabiltzen da:

Area [Mils ²] = (uneko [Amperioak] / (K * (Temp_Rise [° C]) ^ b)) ^ (1 / C), IPC kanpoko geruzaren (edo goiko / beheko) irizpidea jarraitzen duena, k = 0.048, b = 0.44, C = 0.725. Kontuan izan benetan txertatu behar dugun aldagai bakarra unekoa dela.

Eskualde hau hurrengo ekuazioan erabiltzeak uneko arazorik gabe korrontea eramateko behar den lerro zabalera adierazten digun beharrezko zabalera emango digu:

Zabalera [Mils] = azalera [Mils ^ 2] / (lodiera [oz] * 1.378 [mil / oz]), non 1.378 1 oz isurtzeko lodiera estandarrarekin lotzen den.

Aurreko kalkuluan 2 amperio korronte txertatuz, gutxienez 30 mil kableatuko ditugu.

Baina horrek ez digu esaten zein izango den tentsio jaitsiera. Hau gehiago inplikatzen da, hariaren erresistentzia kalkulatu behar duelako, eta hori 4. irudian agertzen den formularen arabera egin daiteke.

Formula honetan, ρ = kobrearen erresistibitatea, α = kobrearen tenperatura-koefizientea, T = arrastoaren lodiera, W = arrastoaren zabalera, L = arrastoaren luzera, T = tenperatura. Dagozkion balio guztiak 0.8 “30mils-eko zabalerako luzeran txertatzen badira, kableen erresistentzia 0.03 ingurukoa dela aurkituko dugu? Eta tentsioa 26 mV inguru jaisten du, eta hori ondo dago aplikazio honetarako. Balio horietan zerk eragiten duen jakitea lagungarria da.

PCB kableen tartea eta luzera

Abiadura handiko komunikazioak dituzten diseinu digitaletarako, tarte espezifikoa eta luzera doituak behar izan daitezke, diafragma, akoplamendua eta islapena gutxitzeko. Horretarako, ohiko aplikazio batzuk USB bidezko serieko seinale diferentzialak eta RAM oinarritutako seinale diferentzial paraleloak dira. Normalean, USB 2.0k 480Mbit / s-ko (USB abiadura handiko klasea) edo handiagoa den bideratze diferentziala behar du. Abiadura handiko USB normalean tentsio eta desberdintasun askoz txikiagoetan funtzionatzen duelako gertatzen da, seinale maila orokorra atzeko zaratara hurbilduz.

Abiadura handiko USB kableak bideratzerakoan hiru gauza garrantzitsu hartu behar dira kontuan: harien zabalera, berunaren tartea eta kablearen luzera.

Horiek guztiak garrantzitsuak dira, baina hiruren artean kritikoena bi lerroen luzerak ahalik eta gehien bat datozela ziurtatzea da. Arau orokor gisa, kableen luzerak elkarren artean 50 mila baino gehiago ez badira (abiadura handiko USBa), horrek nabarmen handitzen du islatzeko arriskua, eta horrek komunikazio txarra eragin dezake. 90 ohm-ko inpedantzia bat datorren bikote kableatuaren zehaztapen orokorra da. Helburu hori lortzeko, bideraketa zabaleran eta tartean optimizatu behar da.

5. irudian abiadura handiko USB interfazeak kableatzeko bikote diferentzialaren adibidea erakusten da, 12 milimetro zabaleko kableatua duena 15 mila tartetan.

Interfaze paraleloak dituzten memoria-oinarritutako osagaien interfazeak (esaterako, DDR3-SDRAM) mugatuagoak egongo dira hariaren luzerari dagokionez. Goi mailako PCB diseinatzeko software gehienek luzera doitzeko gaitasunak izango dituzte, linearen luzera optimizatzen dutenak, autobus paraleloan dauden seinale garrantzitsu guztiekin bat etortzeko. 6. irudian luzera doitzeko kableatua duen DDR3 diseinuaren adibidea erakusten da.

Lurra betetzeko aztarnak eta planoak

Zarata sentikorra duten osagaiak dituzten aplikazio batzuek, hala nola hari gabeko txipak edo antenak, babes gehigarria behar dute. Kableatuak eta planoak lurreko zulo txertatuekin diseinatzeak asko lagundu dezake inguruko kableak edo hegazkinak hautatzea eta taulako ertzetara arakatzen diren off-board seinaleak.

7. irudian, plakaren ertzetik gertu jarritako Bluetooth moduluaren adibidea erakusten da, bere antenarekin (“ANT” marka serigrafiatuen bidez) lurzoruaren formazioari lotutako zulo zeharkatuak dituen lerro lodi baten kanpoaldean. Horrek antena ontziko beste zirkuitu eta plano batzuetatik isolatzen laguntzen du.

Lurrean zehar bideratzeko metodo alternatibo hau (kasu honetan plano poligonal bat) taula zirkuitua kanpoko haririk gabeko haririk gabeko seinaleetatik babesteko erabil daiteke. 8. irudian, zarata sentikorreko PCB bat ageri da, taulako periferian lurrean dagoen zulo bidez sartutako planoa duena.

PCB kableatzeko praktika onak

Faktore askok zehazten dute PCB eremuko kableatuaren ezaugarriak; beraz, ziurtatu praktika onak jarraitzen dituzula hurrengo PCBa konektatzerakoan, eta oreka aurkituko duzu PCB fab kostuaren, zirkuitu dentsitatearen eta errendimendu orokorraren artean.