Wat ass d’Linnebreet?

Loosst eis mat de Grondlage ufänken. Wat ass genau d’Spuerbreedung? Firwat ass et wichteg eng spezifesch Spurbreedung ze spezifizéieren? Den Zweck vun PCB Drot ass fir all Zort elektrescht Signal (analog, digital oder Kraaft) vun engem Node an en anert ze verbannen.

E Node kann e Pin vun enger Komponent sinn, eng Filial vun enger gréisserer Spuer oder Fliger, oder e eidelt Pad oder Testpunkt fir ze sonden. Spure Breet ginn normalerweis a Millen oder Dausende vun Zoll gemooss. Standard Drotbreet fir gewéinlech Signaler (keng speziell Ufuerderunge) kënnen e puer Zoll an der Längt an der 7-12 Mils Gamme sinn, awer vill Faktore solle berécksiichtegt ginn wann Dir d’Verdrahtungsbreedung an d’Längt definéiert.

D’Applikatioun fiert typesch d’Verdrahtungsbreedung an d’Verdrahtyp am PCB Design an, iergendwann balancéiert normalerweis PCB Fabrikatiounskäschte, Board Dicht/Gréisst, a Performance. Wann de Board spezifesch Designfuerderunge huet, sou wéi Geschwindegkeetsoptimiséierung, Kaméidi oder Kupplungsunterdréckung, oder héije Stroum/Spannung, kann d’Breet an d’Typ vun der Spuer méi wichteg si wéi d’Optimiséiere vun de Fabrikatiounskäschte vun engem kale PCB oder d’Gesamtbrettgréisst.

Spezifizéierung betreffend Drot an der PCB Fabrikatioun

Normalerweis fänken déi folgend Spezifikatiounen am Zesummenhang mat Drot un d’Käschte fir d’Fabrikatioun nëmme PCBS ze erhéijen.

Wéinst méi strenge PCB Toleranzen an der High-End Ausrüstung, déi fir d’Produktioun, d’Inspektioun oder d’Testung vu PCBS erfuerderlech sinn, ginn d’Käschte ganz héich:

L Spurbreedung manner wéi 5 mil (0.005 Zoll)

L Trace Abstand manner wéi 5 mils

L Duerch Lächer manner wéi 8 Mil am Duerchmiesser

L Spuerdicke manner wéi oder gläich wéi 1 Unze (gläich wéi 1.4 Mil)

L Differentialpaar a kontrolléiert Längt oder Drotimpedanz

Héich-Dicht Designen déi PCB Raumopnahm kombinéieren, sou wéi ganz fein ofgespeckte BGA oder héich Signalzuel parallel Bussen, kënnen eng Streckbreedung vun 2.5 mil erfuerderen, souwéi speziell Aarte vun Duerchgäng mat Duerchmiesser vu bis zu 6 Mil, sou wéi Laser gebuert Microthrough-Lächer. Ëmgekéiert kënnen e puer High-Power Designs ganz grouss Drot oder Fligeren erfuerderen, ganz Schichten verbrauchen an Unze ginn, déi méi déck si wéi Standard. A Raumbegrenzten Uwendungen kënne ganz dënn Placken mat verschiddene Schichten an enger limitéierter Kupfergossdicke vun enger halwer Unze (0.7 Mil Déck) erfuerderlech sinn.

An anere Fäll kënnen Designen fir Héichgeschwindeg Kommunikatioun vun engem Peripherie an en anert Bedrading mat kontrolléierter Impedanz a spezifesche Breet a Distanz tëschtenee erfuerderen fir Reflexioun an induktiv Kupplung ze minimiséieren. Oder den Design kann eng gewësse Längt erfuerderen fir aner relevant Signaler am Bus ze passen. Héichspannungsapplikatioune erfuerderen gewësse Sécherheetsfeatures, sou wéi d’Distanz tëscht zwee ausgesat differenzielle Signaler ze minimiséieren fir Bogen ze vermeiden. Onofhängeg vun de Charakteristiken oder Features ass d’Definitioun vun Tracing wichteg, also loosst eis verschidden Uwendungen entdecken.

Verschidde Kabelen Breet an Dicken

PCBS enthält typesch eng Varietéit u Linnebreet, well se ofhängeg vun Signalfuerderunge sinn (kuck Figur 1). Déi méi fein Spure sinn fir allgemeng Zweck TTL (Transistor-Transistor Logik) Niveau Signaler an hu keng speziell Ufuerderunge fir Héichstroum oder Geräischschutz.

Dëst wäerten déi meescht üblech Kabeltypen um Bord sinn.

Méi décke Kabele goufe fir déi aktuell Tragkapazitéit optimiséiert a kënne benotzt ginn fir Peripheriegeräte oder Kraaftbedéngte Funktiounen, déi méi héich Kraaft erfuerderen, sou wéi Fans, Motoren, a reegelméisseg Kraaftiwwerdroungen op nidderegen Niveau Komponenten. Den ieweschten lénksen Deel vun der Figur weist souguer en Differenziell Signal (USB Héichgeschwindegkeet) dat e spezifesche Abstand a Breet definéiert fir d’Impedanzfuerderunge vun 90 meet gerecht ze ginn. Figur 2 weist e liicht méi dichte Circuit Board dee sechs Schichten huet an eng BGA (Kugelgitterarray) erfuerdert déi méi fein Drot erfuerdert.

Wéi berechent d’PCB Linn Breet?

Loosst eis duerch de Prozess goen fir eng gewësse Spuerbreedung fir e Stroumsignal ze berechnen, deen de Stroum vun enger Kraaftkomponent an e Peripheriegerät iwwerdréit. An dësem Beispill wäerte mir d’Minimallinnebreet vum Kraaftwee fir en DC Motor berechnen. De Stroumwee fänkt un der Sicherung, kreest d’H-Bréck (d’Komponent benotzt fir d’Kraaftiwwerdroung iwwer den DC Motorwindungen ze managen), a schléisst um Connector vum Motor of. Den duerchschnëttleche kontinuéierleche maximale Stroum erfuerdert vun engem DC Motor ass ongeféier 2 Amper.

Elo funktionnéiert PCB Drot wéi e Widderstand, a wat méi laang a méi enk d’Verdrahtung ass, wat méi Resistenz derbäigesat gëtt. Wann d’Verdrahtung net richteg definéiert ass, kann den héije Stroum d’Verdrahtung beschiedegen an/oder e bedeitende Spannungsfall fir de Motor verursaachen (resultéierend a reduzéierter Geschwindegkeet). Den NetC21_2 an der Figur 3 ass ongeféier 0.8 Zoll laang a muss e maximale Stroum vun 2 Amper droen. Wa mir e puer allgemeng Bedéngungen iwwerhuelen, sou wéi 1 Unze Kupfergoss a Raumtemperatur wärend der normaler Operatioun, musse mir d’Mindestlinnebreet an den erwaarten Drockfall op där Breet berechnen.

Wéi berécksiichtegt d’PCB Drotresistenz?

Déi folgend Equatioun gëtt fir Spuerberäich benotzt:

Gebitt [Mils ²] = (aktuelle [Amps] / (K * (Temp_Rise [° C]) ^ b)) ^ (1 / C), deen dem IPC baussenzege Schicht (oder uewen / ënnen) Critère follegt, k = 0.048, b = 0.44, C = 0.725. Notéiert datt déi eenzeg Variabel déi mir wierklech mussen aginn ass aktuell ass.

Dës Regioun an der folgender Equatioun ze benotzen gëtt eis déi noutwendeg Breet, déi eis d’Linnebreet seet, déi néideg ass fir de Stroum ze droen ouni potenziell Probleemer:

Breet [Mils] = Gebitt [Mils ^ 2] / (Déck [oz] * 1.378 [mils / oz]), wou 1.378 mat der Standard 1 Oz Gossdicke verbonnen ass.

Andeems Dir 2 Ampere Stroum an déi uewe genannte Berechnung stellt, kréien mir e Minimum vun 30 Millioune Kabelen.

Awer dat seet eis net wat de Spannungsfall wäert sinn. Dëst ass méi involvéiert well et d’Resistenz vum Drot muss berechnen, wat no der Formel gemaach ka ginn an der Figur 4.

An dëser Formel, ρ = Resistenz vu Kupfer, α = Temperaturkoeffizient vu Kupfer, T = Spuerdicke, W = Spurbreedung, L = Spurlängt, T = Temperatur. Wann all déi relevant Wäerter an eng 0.8 “Längt vun 30mils Breet agefouert ginn, fanne mir datt d’Verdrahtungsresistenz ongeféier 0.03 ass? An et senkt d’Spannung ëm ongeféier 26mV, wat gutt ass fir dës Applikatioun. Et ass hëllefräich ze wëssen wat dës Wäerter beaflosst.

PCB Kabelabstand a Längt

Fir digitale Motiver mat Héichgeschwindeg Kommunikatiounen, spezifesch Ofstand an ugepasste Längt kënnen erfuerderlech sinn fir Crosstalk, Kupplung a Reflexioun ze minimiséieren. Fir dësen Zweck sinn e puer üblech Uwendungen USB-baséiert Serial Differenziell Signaler a RAM-baséiert Parallel Differenzielle Signaler. Normalerweis erfuerdert USB 2.0 Differential Routing mat 480Mbit/s (USB Héichgeschwindegkeetsklass) oder méi héich. Dëst ass deelweis well Héichgeschwindegkeet USB typesch mat vill méi nidderegen Spannungen an Differenzen funktionnéiert, wat de Gesamt Signalniveau méi no hannert dem Geräisch bréngt.

Et ginn dräi wichteg Saache fir ze berécksiichtegen wann Dir Héichgeschwindegkeet USB Kabelen routéiert: Drotbreedung, Lead Abstand, a Kabellängt.

All dës si wichteg, awer déi kriteschst vun deenen dräi ass sécherzestellen datt d’Längt vun den zwou Linnen sou vill wéi méiglech passt. Als allgemeng Fauschtregel, wann d’Längt vun de Kabelen net méi wéi 50 Millioune vunenee vunenee differéiere (fir Héichgeschwindegkeet USB), erhéicht dëst de Reflexiounsrisiko bedeitend, wat zu enger schlechter Kommunikatioun kënnt. 90 Ohm passende Impedanz ass eng allgemeng Spezifizéierung fir Differentialpaarkabelen. Fir dëst Zil z’erreechen, sollt Routing a Breet a Distanz optimiséiert ginn.

Figur 5 weist e Beispill vun engem Differenzialpaar fir Drot Héichgeschwindegkeet USB Interfaces déi 12 mil breet Drot a 15 Mil Intervalle enthält.

Interfaces fir Gedächtnisbaséiert Komponenten déi parallel Interfaces enthalen (sou wéi DDR3-SDRAM) si méi limitéiert wat d’Draadlängt ugeet. Déi meescht High-End PCB Design Software wäert Längt Upassungsfäegkeeten hunn déi d’Linnlängt optimiséieren fir all relevant Signaler am Parallelbus ze passen. Figur 6 weist e Beispill vun engem DDR3 Layout mat Längt Upassungskabel.

Spuren a Fligeren vum Buedemfëllen

E puer Uwendungen mat Kaméidiempfindleche Komponenten, sou wéi drahtlose Chips oder Antennen, kënnen e bësse extra Schutz erfuerderen. Kabelen a Fligeren mat agebaute Buedemlächer designen kënnen immens hëllefen d’Kupplung vun de nooste Kabelen oder Fliger picken an Off-Board Signaler ze minimiséieren, déi an d’Kante vum Bord krauchen.

Figur 7 weist e Beispill vun engem Bluetooth Modul no beim Rand vun der Plack gesat, mat senger Antenne (iwwer Écran gedréckt “ANT” Marquage) baussent enger décker Linn mat agebaute Duerchmiesser verbonne mat der Buedemformatioun. Dëst hëlleft d’Antenne vun anere Bordkreesser a Fligeren ze isoléieren.

Dës alternativ Method fir duerch de Buedem ze routen (an dësem Fall e polygonale Fliger) ka benotzt ginn fir de Board Circuit virun externen Off-Board Wireless Signaler ze schützen. Figur 8 weist e Kaméidi-sensiblen PCB mat engem Buedem duerch en Lach embedded Fliger laanscht d’Peripherie vum Board.

Beschte Praktiken fir PCB Drot

Vill Faktore bestëmmen d’Kabeleigenschaften vum PCB Feld, also gitt sécher déi bescht Praktiken ze verfollegen wann Dir Ären nächste PCB wiring, an Dir fannt e Gläichgewiicht tëscht PCB Fab Käschten, Circuit Dicht, a Gesamtleistung.