लाइन की चौड़ाई क्या है?

आइए बुनियादी बातों से शुरू करें। ट्रेस चौड़ाई वास्तव में क्या है? एक विशिष्ट ट्रेस चौड़ाई निर्दिष्ट करना क्यों महत्वपूर्ण है? के प्रयोजन के पीसीबी वायरिंग किसी भी प्रकार के विद्युत सिग्नल (एनालॉग, डिजिटल या पावर) को एक नोड से दूसरे नोड से जोड़ने के लिए है।

एक नोड एक घटक का पिन, एक बड़े ट्रेस या विमान की एक शाखा, या जांच के लिए एक खाली पैड या परीक्षण बिंदु हो सकता है। ट्रेस चौड़ाई आमतौर पर मिलियन या हजारों इंच में मापी जाती है। सामान्य संकेतों के लिए मानक तारों की चौड़ाई (कोई विशेष आवश्यकता नहीं) 7-12 मील की सीमा में लंबाई में कई इंच हो सकती है, लेकिन तारों की चौड़ाई और लंबाई को परिभाषित करते समय कई कारकों पर विचार किया जाना चाहिए।

एप्लिकेशन आमतौर पर पीसीबी डिज़ाइन में वायरिंग की चौड़ाई और वायरिंग प्रकार को चलाता है और, किसी बिंदु पर, आमतौर पर पीसीबी निर्माण लागत, बोर्ड घनत्व / आकार और प्रदर्शन को संतुलित करता है। यदि बोर्ड की विशिष्ट डिजाइन आवश्यकताएं हैं, जैसे गति अनुकूलन, शोर या युग्मन दमन, या उच्च वर्तमान/वोल्टेज, तो चौड़ाई और ट्रेस का प्रकार नंगे पीसीबी या समग्र बोर्ड आकार की विनिर्माण लागत को अनुकूलित करने से अधिक महत्वपूर्ण हो सकता है।

पीसीबी निर्माण में तारों से संबंधित विशिष्टता

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

उच्च-घनत्व वाले डिज़ाइन जो पीसीबी स्पेस लेने को जोड़ते हैं, जैसे कि बहुत बारीक दूरी वाली बीजीए या उच्च सिग्नल गिनती समानांतर बसों के लिए 2.5 मिलियन की लाइन चौड़ाई की आवश्यकता हो सकती है, साथ ही 6 मिलियन तक के व्यास वाले विशेष प्रकार के थ्रू-होल की आवश्यकता हो सकती है, जैसे लेजर ड्रिल्ड माइक्रोथ्रू-होल के रूप में। इसके विपरीत, कुछ उच्च-शक्ति वाले डिज़ाइनों में बहुत बड़े तारों या विमानों की आवश्यकता हो सकती है, पूरी परतों का उपभोग करना और औंस डालना जो मानक से अधिक मोटे होते हैं। अंतरिक्ष-विवश अनुप्रयोगों में, कई परतों वाली बहुत पतली प्लेटों और आधा औंस (0.7 मिलियन मोटाई) की सीमित तांबे की ढलाई की आवश्यकता हो सकती है।

अन्य मामलों में, एक परिधीय से दूसरे में उच्च गति संचार के लिए डिजाइनों को नियंत्रित प्रतिबाधा और विशिष्ट चौड़ाई के साथ तारों की आवश्यकता हो सकती है और प्रतिबिंब और आगमनात्मक युग्मन को कम करने के लिए एक दूसरे के बीच अंतर हो सकता है। या बस में अन्य प्रासंगिक संकेतों से मेल खाने के लिए डिज़ाइन को एक निश्चित लंबाई की आवश्यकता हो सकती है। उच्च वोल्टेज अनुप्रयोगों के लिए कुछ सुरक्षा सुविधाओं की आवश्यकता होती है, जैसे कि आर्किंग को रोकने के लिए दो उजागर अंतर संकेतों के बीच की दूरी को कम करना। विशेषताओं या विशेषताओं के बावजूद, परिभाषाओं का पता लगाना महत्वपूर्ण है, तो आइए विभिन्न अनुप्रयोगों का पता लगाएं।

विभिन्न तारों की चौड़ाई और मोटाई

PCBS typically contain a variety of line widths, as they depend on signal requirements. दिखाए गए महीन निशान सामान्य प्रयोजन के टीटीएल (ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक) स्तर के संकेतों के लिए हैं और उच्च धारा या शोर संरक्षण के लिए कोई विशेष आवश्यकता नहीं है।

ये बोर्ड पर सबसे आम वायरिंग प्रकार होंगे।

मोटा तारों को वर्तमान वहन क्षमता के लिए अनुकूलित किया गया है और इसका उपयोग बाह्य उपकरणों या बिजली से संबंधित कार्यों के लिए किया जा सकता है, जिसमें उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है, जैसे कि पंखे, मोटर और निचले स्तर के घटकों को नियमित बिजली हस्तांतरण। आकृति का ऊपरी बायां हिस्सा एक अंतर संकेत (USB उच्च गति) भी दिखाता है जो 90 की प्रतिबाधा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक विशिष्ट रिक्ति और चौड़ाई को परिभाषित करता है। चित्र 2 थोड़ा सघन सर्किट बोर्ड दिखाता है जिसमें छह परतें होती हैं और इसके लिए एक BGA (बॉल ग्रिड ऐरे) असेंबली की आवश्यकता होती है जिसके लिए महीन तारों की आवश्यकता होती है।

पीसीबी लाइन की चौड़ाई की गणना कैसे करें?

आइए एक पावर सिग्नल के लिए एक निश्चित ट्रेस चौड़ाई की गणना करने की प्रक्रिया के माध्यम से कदम उठाएं जो एक पावर घटक से एक परिधीय डिवाइस में वर्तमान स्थानांतरित करता है। इस उदाहरण में, हम डीसी मोटर के लिए पावर पथ की न्यूनतम लाइन चौड़ाई की गणना करेंगे। पावर पथ फ्यूज से शुरू होता है, एच-ब्रिज (डीसी मोटर वाइंडिंग में पावर ट्रांसमिशन को प्रबंधित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला घटक) को पार करता है, और मोटर के कनेक्टर पर समाप्त होता है। एक डीसी मोटर द्वारा आवश्यक औसत निरंतर अधिकतम धारा लगभग 2 एम्पीयर है।

अब, पीसीबी वायरिंग एक अवरोधक के रूप में कार्य करता है, और वायरिंग जितनी लंबी और संकरी होती है, उतना ही अधिक प्रतिरोध जोड़ा जाता है। यदि तारों को सही ढंग से परिभाषित नहीं किया गया है, तो उच्च धारा तारों को नुकसान पहुंचा सकती है और/या मोटर को एक महत्वपूर्ण वोल्टेज ड्रॉप का कारण बन सकती है (जिसके परिणामस्वरूप गति कम हो जाती है)। यदि हम कुछ सामान्य स्थितियों को मानते हैं, जैसे कि सामान्य ऑपरेशन के दौरान 1 औंस तांबा डालना और कमरे का तापमान, तो हमें न्यूनतम लाइन चौड़ाई और उस चौड़ाई पर अपेक्षित दबाव ड्रॉप की गणना करने की आवश्यकता है।

पीसीबी केबल रिक्ति और लंबाई

उच्च गति संचार के साथ डिजिटल डिजाइन के लिए, क्रॉसस्टॉक, कपलिंग और प्रतिबिंब को कम करने के लिए विशिष्ट रिक्ति और समायोजित लंबाई की आवश्यकता हो सकती है। इस प्रयोजन के लिए, कुछ सामान्य अनुप्रयोग यूएसबी-आधारित सीरियल डिफरेंशियल सिग्नल और रैम-आधारित समानांतर डिफरेंशियल सिग्नल हैं। आमतौर पर, USB 2.0 को 480Mbit/s (USB उच्च गति वर्ग) या उच्चतर पर अंतर रूटिंग की आवश्यकता होगी। यह आंशिक रूप से है क्योंकि हाई-स्पीड यूएसबी आमतौर पर बहुत कम वोल्टेज और अंतर पर काम करता है, जो समग्र सिग्नल स्तर को पृष्ठभूमि शोर के करीब लाता है।

हाई-स्पीड USB केबल को रूट करते समय तीन महत्वपूर्ण बातों पर ध्यान देना चाहिए: वायर की चौड़ाई, लीड स्पेसिंग और केबल की लंबाई।

ये सभी महत्वपूर्ण हैं, लेकिन तीनों में सबसे महत्वपूर्ण यह सुनिश्चित करना है कि दो पंक्तियों की लंबाई यथासंभव मेल खाती है। 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. 90 ओम मिलान प्रतिबाधा अंतर जोड़ी तारों के लिए एक सामान्य विनिर्देश है। इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, रूटिंग को चौड़ाई और रिक्ति में अनुकूलित किया जाना चाहिए।

चित्र 5 हाई-स्पीड USB इंटरफेस को वायर करने के लिए डिफरेंशियल पेयर का एक उदाहरण दिखाता है जिसमें 12 मिलिट्री अंतराल में 15 मील चौड़ी वायरिंग होती है।

Interfaces for memory-based components that contain parallel interfaces will be more constrained in terms of wire length. अधिकांश हाई-एंड पीसीबी डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर में लंबाई समायोजन क्षमताएं होंगी जो समानांतर बस में सभी प्रासंगिक संकेतों से मेल खाने के लिए लाइन की लंबाई को अनुकूलित करती हैं। चित्र 6 लंबाई समायोजन तारों के साथ DDR3 लेआउट का एक उदाहरण दिखाता है।

जमीन भरने के निशान और विमान

शोर-संवेदनशील घटकों वाले कुछ अनुप्रयोगों, जैसे वायरलेस चिप्स या एंटेना, को थोड़ी अतिरिक्त सुरक्षा की आवश्यकता हो सकती है। एम्बेडेड ग्राउंड होल वाले वायरिंग और प्लेन को डिजाइन करने से आस-पास की वायरिंग या प्लेन पिकिंग और ऑफ-बोर्ड सिग्नल के युग्मन को कम करने में मदद मिल सकती है जो बोर्ड के किनारों में रेंगते हैं।

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. यह एंटीना को अन्य ऑनबोर्ड सर्किट और विमानों से अलग करने में मदद करता है।

This alternative method of routing through the ground can be used to protect the board circuit from external off-board wireless signals. चित्र 8 बोर्ड की परिधि के साथ एक ग्राउंडेड थ्रू-होल एम्बेडेड प्लेन के साथ एक शोर-संवेदनशील पीसीबी दिखाता है।

पीसीबी वायरिंग के लिए सर्वोत्तम अभ्यास

कई कारक पीसीबी क्षेत्र की वायरिंग विशेषताओं को निर्धारित करते हैं, इसलिए अपने अगले पीसीबी को वायरिंग करते समय सर्वोत्तम प्रथाओं का पालन करना सुनिश्चित करें, और आपको पीसीबी फैब लागत, सर्किट घनत्व और समग्र प्रदर्शन के बीच संतुलन मिलेगा।