Apakah lebar garis?

Mari kita mulakan dengan asas-asasnya. Apa sebenarnya jejak lebar? Mengapa penting untuk menentukan lebar jejak tertentu? Tujuan BPA pendawaian adalah untuk menghubungkan sebarang jenis isyarat elektrik (analog, digital atau kuasa) dari satu nod ke nod yang lain.

Node boleh menjadi pin komponen, cabang jejak atau satah yang lebih besar, atau pad kosong atau titik ujian untuk mencari. Lebar jejak biasanya diukur dalam mil atau ribuan inci. Lebar pendawaian standard untuk isyarat biasa (tanpa syarat khas) panjangnya mungkin beberapa inci dalam julat 7-12 mil, tetapi banyak faktor yang harus dipertimbangkan ketika menentukan lebar dan panjang pendawaian.

Aplikasi ini biasanya mendorong lebar pendawaian dan jenis pendawaian dalam reka bentuk PCB dan, pada satu ketika, biasanya mengimbangkan kos pembuatan PCB, kepadatan / ukuran papan, dan prestasi. Sekiranya papan mempunyai keperluan reka bentuk khusus, seperti pengoptimuman kelajuan, penekanan bunyi atau gandingan, atau arus / voltan tinggi, lebar dan jenis jejak mungkin lebih penting daripada mengoptimumkan kos pembuatan PCB yang telanjang atau keseluruhan ukuran papan.

Spesifikasi berkaitan dengan pendawaian dalam pembuatan PCB

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

Reka bentuk berkepadatan tinggi yang menggabungkan pengambilan ruang PCB, seperti bas selari jarak jauh BGA atau isyarat tinggi, mungkin memerlukan garis lebar 2.5 mil, serta jenis lubang melalui khas dengan diameter hingga 6 mil, seperti sebagai lubang mikro melalui lubang laser. Sebaliknya, beberapa reka bentuk berkuasa tinggi mungkin memerlukan pendawaian atau pesawat yang sangat besar, memakan seluruh lapisan dan menuangkan auns yang lebih tebal daripada standard. Dalam penggunaan ruang, plat yang sangat nipis yang mengandungi beberapa lapisan dan ketebalan tembaga terhad setengah auns (ketebalan 0.7 mil) mungkin diperlukan.

Dalam kes lain, reka bentuk untuk komunikasi berkelajuan tinggi dari satu periferal ke yang lain mungkin memerlukan pendawaian dengan impedans terkawal dan lebar tertentu dan jarak antara satu sama lain untuk meminimumkan pantulan dan gandingan induktif. Atau reka bentuk mungkin memerlukan panjang tertentu untuk menyamai isyarat lain yang relevan di dalam bas. Aplikasi voltan tinggi memerlukan ciri keselamatan tertentu, seperti meminimumkan jarak antara dua isyarat pembezaan yang terdedah untuk mengelakkan lengkungan. Tanpa mengira ciri atau ciri, definisi penjejakan adalah penting, jadi mari kita meneroka pelbagai aplikasi.

Pelbagai lebar dan ketebalan pendawaian

PCBS typically contain a variety of line widths, as they depend on signal requirements. Jejak yang lebih halus yang ditunjukkan adalah untuk isyarat tahap TTL (transistor-transistor logic) untuk tujuan umum dan tidak mempunyai keperluan khas untuk perlindungan arus tinggi atau kebisingan.

Ini akan menjadi jenis pendawaian yang paling biasa di papan.

Pendawaian yang lebih tebal telah dioptimumkan untuk daya dukung arus dan dapat digunakan untuk periferal atau fungsi yang berkaitan dengan daya yang memerlukan daya yang lebih tinggi, seperti kipas, motor, dan pemindahan daya biasa ke komponen tingkat bawah. Bahagian kiri atas gambar malah menunjukkan isyarat pembezaan (kelajuan tinggi USB) yang menentukan jarak dan lebar tertentu untuk memenuhi keperluan impedans 90 ω. Rajah 2 menunjukkan papan litar yang lebih padat yang mempunyai enam lapisan dan memerlukan pemasangan BGA (bola grid array) yang memerlukan pendawaian yang lebih halus.

Bagaimana mengira lebar garis PCB?

Mari kita lalui proses mengira lebar jejak tertentu untuk isyarat kuasa yang memindahkan arus dari komponen kuasa ke peranti persisian. Dalam contoh ini, kita akan mengira lebar garis minimum jalur kuasa untuk motor DC. Laluan daya bermula pada fius, melintasi jambatan H (komponen yang digunakan untuk menguruskan penghantaran kuasa merentasi belitan motor DC), dan berakhir pada penyambung motor. Purata arus maksimum berterusan yang diperlukan oleh motor DC adalah sekitar 2 ampere.

Kini, pendawaian PCB bertindak sebagai perintang, dan semakin lama dan semakin sempit pendawaian, semakin banyak rintangan ditambahkan. Sekiranya pendawaian tidak ditentukan dengan betul, arus tinggi boleh merosakkan pendawaian dan / atau menyebabkan penurunan voltan yang signifikan pada motor (mengakibatkan kelajuan berkurang). Sekiranya kita menganggap beberapa keadaan umum, seperti 1 ons tembaga dan suhu bilik semasa operasi normal, kita perlu mengira lebar garis minimum dan jangkaan penurunan tekanan pada lebar tersebut.

Jarak dan panjang kabel PCB

Untuk reka bentuk digital dengan komunikasi berkelajuan tinggi, jarak tertentu dan panjang disesuaikan mungkin diperlukan untuk meminimumkan crosstalk, gandingan, dan pantulan. Untuk tujuan ini, beberapa aplikasi biasa adalah isyarat pembezaan bersiri berasaskan USB dan isyarat pembezaan selari berasaskan RAM. Biasanya, USB 2.0 memerlukan routing pembezaan pada 480Mbit / s (kelas berkelajuan tinggi USB) atau lebih tinggi. Ini sebahagiannya kerana USB berkelajuan tinggi biasanya beroperasi pada voltan dan perbezaan yang jauh lebih rendah, menjadikan tahap isyarat keseluruhan lebih dekat dengan bunyi latar.

Terdapat tiga perkara penting yang perlu dipertimbangkan semasa merutekan kabel USB berkelajuan tinggi: lebar wayar, jarak plumbum, dan panjang kabel.

Semua ini penting, tetapi yang paling kritikal dari ketiga adalah memastikan panjang kedua garis sepadan sebanyak mungkin. 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. Impedans pencocokan 90 ohm adalah spesifikasi umum untuk pendawaian pasangan pembezaan. Untuk mencapai tujuan ini, perutean harus dioptimumkan dengan lebar dan jarak.

Gambar 5 menunjukkan contoh pasangan pembezaan untuk pendawaian antara muka USB berkelajuan tinggi yang mengandungi pendawaian lebar 12 mil dalam selang 15 mil.

Interfaces for memory-based components that contain parallel interfaces will be more constrained in terms of wire length. Sebilangan besar perisian reka bentuk PCB kelas atas akan mempunyai keupayaan penyesuaian panjang yang mengoptimumkan panjang garisan agar sesuai dengan semua isyarat yang relevan dalam bas selari. Rajah 6 menunjukkan contoh susun atur DDR3 dengan pendawaian penyesuaian panjang.

Jejak dan satah pengisian tanah

Beberapa aplikasi dengan komponen sensitif terhadap bunyi, seperti cip atau antena tanpa wayar, mungkin memerlukan sedikit perlindungan tambahan. Merancang pendawaian dan satah dengan lubang tanah yang tertanam dapat membantu mengurangkan gandingan isyarat pendawaian atau pemetik pesawat yang berdekatan dan pelepasan pesawat yang merangkak ke tepi papan.

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. Ini membantu mengasingkan antena dari litar dan satah kapal yang lain.

This alternative method of routing through the ground can be used to protect the board circuit from external off-board wireless signals. Rajah 8 menunjukkan PCB yang sensitif terhadap bunyi dengan satah yang dilekatkan melalui lubang di sepanjang pinggir papan.

Amalan terbaik untuk pendawaian PCB

Banyak faktor menentukan ciri pendawaian bidang PCB, jadi pastikan anda mengikuti amalan terbaik semasa memasang PCB seterusnya, dan anda akan dapati keseimbangan antara kos fab PCB, kepadatan litar, dan prestasi keseluruhan.