عرض خط چیست؟

بیایید با اصول شروع کنیم. عرض ردیابی دقیقاً چیست؟ چرا تعیین عرض ردیابی خاص مهم است؟ هدف از PCB سیم کشی عبارت است از اتصال هر نوع سیگنال الکتریکی (آنالوگ ، دیجیتال یا قدرت) از یک گره به گره دیگر.

یک گره می تواند یک پین از یک جزء ، یک شاخه از یک اثر یا صفحه بزرگتر ، یا یک پد خالی یا نقطه آزمایش برای کاوش باشد. عرض ردیابی معمولاً بر حسب میل یا هزاران اینچ اندازه گیری می شود. عرض سیم کشی استاندارد برای سیگنالهای معمولی (بدون نیاز به شرایط خاص) ممکن است در محدوده 7 تا 12 میلیمتر چندین اینچ طول داشته باشد ، اما هنگام تعیین عرض و طول سیم کشی باید عوامل زیادی را در نظر گرفت.

این برنامه معمولاً عرض سیم کشی و نوع سیم کشی را در طراحی PCB هدایت می کند و در برخی موارد معمولاً هزینه تولید ، تراکم/اندازه برد و عملکرد برد مدار چاپی را متعادل می کند. اگر تخته دارای الزامات طراحی خاصی مانند بهینه سازی سرعت ، سر و صدا یا سرکوب اتصال ، یا جریان/ولتاژ بالا باشد ، عرض و نوع ردیابی ممکن است مهمتر از بهینه سازی هزینه تولید PCB برهنه یا اندازه کلی برد باشد.

مشخصات مربوط به سیم کشی در تولید PCB

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

طرح های با چگالی بالا که فضای PCB را ترکیب می کنند ، مانند BGA با فاصله بسیار زیاد یا گذرگاه های موازی با تعداد سیگنال زیاد ، ممکن است به عرض خط 2.5 میلی متر و همچنین انواع خاصی از سوراخ ها با قطر حداکثر 6 میلیون نیاز داشته باشند. به عنوان سوراخ های ریزمغز با لیزر. برعکس ، برخی از طرح های پرقدرت ممکن است نیاز به سیم کشی یا هواپیماهای بسیار بزرگ داشته باشند ، که لایه های کل را مصرف کرده و اونس هایی را ضخیم تر از استاندارد کنند. در کاربردهای محدود فضا ، صفحات بسیار نازک حاوی چندین لایه و ضخامت ریخته گری مس محدود به نصف اونس (ضخامت 0.7 میلیون) ممکن است مورد نیاز باشد.

در موارد دیگر ، طراحی ارتباطات با سرعت بالا از یک دستگاه جانبی به دیگری ممکن است نیاز به سیم کشی با امپدانس کنترل شده و عرض و فاصله بین یکدیگر داشته باشد تا بازتاب و اتصال القایی به حداقل برسد. یا ممکن است طراحی به طول خاصی نیاز داشته باشد تا با سایر سیگنال های مربوط در گذرگاه مطابقت داشته باشد. کاربردهای ولتاژ بالا به ویژگی های ایمنی خاصی نیاز دارند ، مانند به حداقل رساندن فاصله بین دو سیگنال دیفرانسیل در معرض جهت جلوگیری از ایجاد قوس. صرف نظر از ویژگی ها یا ویژگی ها ، ردیابی تعاریف مهم است ، بنابراین بیایید برنامه های مختلف را بررسی کنیم.

عرض و ضخامت سیم کشی های مختلف

PCBS typically contain a variety of line widths, as they depend on signal requirements. آثار ریزتر نشان داده شده برای سیگنال های سطح عمومی TTL (منطق ترانزیستور-ترانزیستور) هستند و هیچ الزامات خاصی برای حفاظت از جریان یا نویز بالا ندارند.

اینها رایج ترین انواع سیم کشی روی برد خواهند بود.

سیم کشی ضخیم برای ظرفیت حمل فعلی بهینه شده است و می تواند برای لوازم جانبی یا عملکردهای مرتبط با قدرت که نیاز به قدرت بیشتری دارند ، مانند فن ها ، موتورها و انتقال قدرت منظم به اجزای سطح پایین استفاده شود. قسمت چپ بالای تصویر حتی یک سیگنال دیفرانسیل (USB با سرعت بالا) را نشان می دهد که فاصله و عرض خاصی را برای برآوردن الزامات امپدانس 90 ω تعریف می کند. شکل 2 یک برد مدار کمی متراکم تر را نشان می دهد که دارای شش لایه است و نیاز به یک مجموعه BGA (آرایه شبکه توپ) دارد که نیاز به سیم کشی دقیق تری دارد.

چگونه می توان عرض خط PCB را محاسبه کرد؟

بیایید فرایند محاسبه عرض کمی برای یک سیگنال قدرت را که جریان را از یک جزء قدرت به یک دستگاه جانبی منتقل می کند ، طی کنیم. در این مثال ، ما حداقل عرض خط مسیر قدرت برای موتور DC را محاسبه می کنیم. مسیر تغذیه از فیوز شروع می شود ، از پل H (قطعه ای که برای مدیریت انتقال نیرو در سیم پیچ های موتور DC استفاده می شود) می گذرد و در اتصال موتور خاتمه می یابد. متوسط ​​حداکثر جریان پیوسته مورد نیاز موتور DC حدود 2 آمپر است.

در حال حاضر ، سیم کشی PCB به عنوان یک مقاومت عمل می کند و هرچه سیم کشی طولانی تر و باریک تر باشد ، مقاومت بیشتری اضافه می شود. اگر سیم کشی به درستی تعریف نشده باشد ، جریان زیاد ممکن است به سیم کشی آسیب برساند و/یا باعث افت شدید ولتاژ به موتور شود (در نتیجه سرعت آن کاهش می یابد). اگر برخی شرایط عمومی مانند 1 اونس ریختن مس و دمای اتاق را در حین کار عادی فرض کنیم ، باید حداقل عرض خط و افت فشار مورد انتظار در آن عرض را محاسبه کنیم.

فاصله و طول کابل PCB

برای طرح های دیجیتالی با ارتباطات با سرعت بالا ، فاصله و طول های تنظیم شده ممکن است برای به حداقل رساندن تقابل ، اتصال و بازتاب مورد نیاز باشد. برای این منظور ، برخی از برنامه های رایج سیگنال های دیفرانسیل سریال مبتنی بر USB و سیگنال های دیفرانسیل موازی مبتنی بر RAM است. به طور معمول ، USB 2.0 به مسیریابی دیفرانسیل با سرعت 480 مگابیت بر ثانیه (کلاس USB با سرعت بالا) یا بالاتر نیاز دارد. این تا حدی به این دلیل است که USB پرسرعت معمولاً با ولتاژها و تفاوت های بسیار پایین کار می کند و سطح کلی سیگنال را به نویز پس زمینه نزدیک می کند.

هنگام مسیریابی کابل های USB پرسرعت ، سه نکته مهم را باید در نظر گرفت: عرض سیم ، فاصله سربی و طول کابل.

همه اینها مهم هستند ، اما مهمترین آنها این است که مطمئن شوید طول دو خط تا حد ممکن مطابقت دارد. 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. امپدانس تطبیق 90 اهم یک مشخصات کلی برای سیم کشی دیفرانسیل است. برای دستیابی به این هدف ، مسیریابی باید از نظر عرض و فاصله بهینه شود.

شکل 5 نمونه ای از یک جفت دیفرانسیل برای سیم کشی رابط های USB پرسرعت را نشان می دهد که دارای سیم کشی با عرض 12 میلیون در فواصل 15 میلیون است.

Interfaces for memory-based components that contain parallel interfaces will be more constrained in terms of wire length. اکثر نرم افزارهای طراحی PCB سطح بالا دارای قابلیت تنظیم طول هستند که طول خط را برای مطابقت با تمام سیگنال های مربوطه در گذرگاه موازی بهینه می کند. شکل 6 نمونه ای از طرح بندی DDR3 با سیم کشی تنظیم طول را نشان می دهد.

آثار و سطوح پر شدن زمین

برخی از برنامه های کاربردی با قطعات حساس به نویز ، مانند تراشه های بی سیم یا آنتن ها ، ممکن است به کمی حفاظت بیشتر نیاز داشته باشند. طراحی سیم کشی و هواپیما با سوراخ های زمینی تعبیه شده می تواند تا حد زیادی به حداقل رساندن اتصال سیم کشی مجاور یا سیگنال های برداشت هواپیما و سیگنال های خارج از صفحه که به لبه های تخته می خزند کمک کند.

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. این به جدا سازی آنتن از مدارها و صفحات دیگر کمک می کند.

This alternative method of routing through the ground can be used to protect the board circuit from external off-board wireless signals. شکل 8 یک PCB حساس به سر و صدا با صفحه تعبیه شده در حفره در امتداد حاشیه تخته را نشان می دهد.

بهترین روشها برای سیم کشی PCB

عوامل زیادی ویژگی های سیم کشی میدان PCB را تعیین می کنند ، بنابراین هنگام سیم کشی PCB بعدی خود ، بهترین شیوه ها را رعایت کنید و بین هزینه ساخت مدار چاپی ، تراکم مدار و عملکرد کلی تعادل پیدا خواهید کرد.