Kas yra linijos plotis?

Pradėkime nuo pagrindų. Kas tiksliai yra pėdsakų plotis? Kodėl svarbu nurodyti konkretų pėdsako plotį? Tikslas PCB laidai yra prijungti bet kokį elektros signalą (analoginį, skaitmeninį ar maitinimo) iš vieno mazgo į kitą.

Mazgas gali būti komponento smeigtukas, didesnio pėdsako ar plokštumos šaka arba tuščias padas arba bandymo taškas zondavimui. Pėdsakų plotis paprastai matuojamas miliais arba tūkstančiais colių. Standartinis įprastų signalų laidų plotis (jokių specialių reikalavimų) gali būti kelių colių ilgio 7–12 milimetrų diapazone, tačiau nustatant laidų plotį ir ilgį reikia atsižvelgti į daugelį veiksnių.

Programa paprastai lemia laidų plotį ir laidų tipą PCB konstrukcijoje ir tam tikru momentu paprastai subalansuoja PCB gamybos sąnaudas, plokštės tankį/dydį ir našumą. Jei plokštė turi specifinių konstrukcinių reikalavimų, tokių kaip greičio optimizavimas, triukšmas ar sukabinimo slopinimas arba didelė srovė/įtampa, pėdsakų plotis ir tipas gali būti svarbesni už pliko PCB gamybos sąnaudų ar bendro plokštės dydžio optimizavimą.

Specifikacijos, susijusios su laidų gamyba PCB gamyboje

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

Didelio tankio konstrukcijoms, sujungiančioms PCB erdvės užėmimą, pvz., Labai smulkiai išdėstytoms BGA arba didelio signalo skaičiaus lygiagrečioms magistralėms, gali prireikti 2.5 milio linijos pločio, taip pat specialių tipų iki 6 milimetrų skersmens skylių, pvz. kaip lazeriu išgręžtos mikro skylės. Priešingai, kai kurioms didelės galios konstrukcijoms gali prireikti labai didelių laidų ar plokštumų, sunaudojančių ištisus sluoksnius ir pilant uncijas, kurios yra storesnės nei standartinės. Naudojant mažai erdvės, gali prireikti labai plonų plokščių, sudarytų iš kelių sluoksnių ir riboto vario storio-pusė uncijos (0.7 mil. Storio).

Kitais atvejais, norint sukurti greitą ryšį iš vieno periferinio įrenginio į kitą, gali prireikti laidų su kontroliuojama varža ir tam tikru pločiu bei atstumu vienas nuo kito, kad būtų sumažintas atspindys ir indukcinė jungtis. Arba konstrukcijai gali prireikti tam tikro ilgio, kad atitiktų kitus atitinkamus magistralės signalus. Aukštos įtampos programoms reikia tam tikrų saugos funkcijų, pavyzdžiui, sumažinti atstumą tarp dviejų atskleistų diferencinių signalų, kad būtų išvengta lankų. Nepriklausomai nuo charakteristikų ar ypatybių, apibrėžimų atsekimas yra svarbus, todėl panagrinėkime įvairias programas.

Įvairūs laidų pločiai ir storiai

PCBS typically contain a variety of line widths, as they depend on signal requirements. Rodomi smulkesni pėdsakai yra skirti bendrosios paskirties TTL (tranzistorių-tranzistorių logikos) lygio signalams ir jiems nėra taikomi specialūs didelės srovės ar triukšmo apsaugos reikalavimai.

Tai bus labiausiai paplitę laidų tipai lentoje.

Storesni laidai buvo optimizuoti atsižvelgiant į srovės keliamąją galią ir gali būti naudojami periferiniams įrenginiams arba su energija susijusioms funkcijoms, kurioms reikia didesnės galios, pvz., Ventiliatoriams, varikliams ir reguliariai perduodant energiją žemesnio lygio komponentams. Viršutinėje kairėje paveikslo dalyje netgi parodytas diferencinis signalas (didelės spartos USB), kuris nustato tam tikrą atstumą ir plotį, kad atitiktų 90 imp varžos reikalavimus. 2 paveiksle pavaizduota šiek tiek tankesnė plokštė, turinti šešis sluoksnius ir reikalaujanti BGA (rutulinio tinklelio matricos) surinkimo, kuriam reikalingi smulkesni laidai.

Kaip apskaičiuoti PCB linijos plotį?

Pereikime prie tam tikro pėdsako pločio apskaičiavimo galios signalui, kuris perduoda srovę iš galios komponento į periferinį įrenginį. Šiame pavyzdyje mes apskaičiuosime mažiausią nuolatinės srovės variklio galios kelio linijos plotį. Maitinimo kelias prasideda nuo saugiklio, kerta H tiltą (komponentas, naudojamas valdyti elektros energijos perdavimą per nuolatinės srovės variklio apvijas) ir baigiasi prie variklio jungties. Vidutinė nuolatinė maksimali srovė, reikalinga nuolatinės srovės varikliui, yra apie 2 amperus.

Dabar PCB laidai veikia kaip rezistorius, ir kuo ilgesni ir siauresni laidai, tuo daugiau atsparumo. Jei laidai nėra tinkamai apibrėžti, didelė srovė gali sugadinti laidus ir (arba) sukelti didelį variklio įtampos kritimą (dėl to sumažėja greitis). Jei darome prielaidą, kad yra bendrų sąlygų, pavyzdžiui, 1 uncija vario pilant ir kambario temperatūra įprasto darbo metu, turime apskaičiuoti mažiausią linijos plotį ir tikėtiną slėgio kritimą.

PCB kabelių tarpai ir ilgis

Skaitmeniniam dizainui su didelės spartos ryšiais gali prireikti tam tikro atstumo ir sureguliuoto ilgio, kad būtų sumažintas perėjimas, sujungimas ir atspindys. Šiuo tikslu kai kurios įprastos programos yra USB pagrįsti nuoseklūs diferenciniai signalai ir RAM pagrįsti lygiagretūs diferenciniai signalai. Paprastai USB 2.0 reikės diferencijuoto maršruto 480 Mbit/s (USB didelės spartos klasė) arba aukštesnės. Iš dalies taip yra todėl, kad didelės spartos USB paprastai veikia daug mažesne įtampa ir skirtumais, todėl bendras signalo lygis priartėja prie foninio triukšmo.

Tiesiant greitaeigius USB kabelius reikia atsižvelgti į tris svarbius dalykus: laido plotį, tarpą tarp laidų ir kabelio ilgį.

Visa tai yra svarbu, tačiau svarbiausias iš trijų yra įsitikinti, kad dviejų eilučių ilgiai kiek įmanoma sutampa. 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 omų atitikimo varža yra bendra diferencinės poros laidų specifikacija. Norint pasiekti šį tikslą, maršrutas turėtų būti optimizuotas pagal plotį ir tarpus.

5 paveiksle pavaizduotas diferencialinės poros pavyzdys, skirtas prijungti didelės spartos USB sąsajas, kuriose yra 12 milijonų pločio laidų per 15 milijonų intervalų.

Interfaces for memory-based components that contain parallel interfaces will be more constrained in terms of wire length. Dauguma aukščiausios klasės PCB projektavimo programinės įrangos turi ilgio reguliavimo galimybes, kurios optimizuoja linijos ilgį, kad atitiktų visus atitinkamus lygiagrečiosios magistralės signalus. 6 paveiksle parodytas DDR3 išdėstymo pavyzdys su ilgio reguliavimo laidais.

Grunto užpildymo pėdsakai ir plokštumos

Kai kurioms programoms, kuriose yra triukšmui jautrių komponentų, pvz., Belaidžių lustų ar antenų, gali prireikti šiek tiek papildomos apsaugos. Elektros instaliacijos ir plokštumų su įterptomis įžeminimo skylėmis projektavimas gali labai padėti sumažinti netoliese esančių laidų sujungimą arba plokštumos surinkimą ir signalus, esančius plokštės kraštuose.

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. Tai padeda izoliuoti anteną nuo kitų borto grandinių ir plokštumų.

This alternative method of routing through the ground can be used to protect the board circuit from external off-board wireless signals. 8 paveiksle pavaizduotas triukšmui jautrus PCB su įžeminta per skylę įterpta plokštuma išilgai plokštės periferijos.

Geriausia PCB laidų sujungimo praktika

Daugelis veiksnių lemia PCB lauko laidų charakteristikas, todėl būtinai laikykitės geriausios praktikos, kai prijungsite kitą PCB, ir rasite pusiausvyrą tarp PCB fab kaina, grandinės tankis ir bendras našumas.