X’inhi l-wisa ‘tal-linja?

Nibdew bl-affarijiet bażiċi. X’inhi eżattament il-wisa ‘tat-traċċa? Għaliex huwa importanti li tispeċifika wisa ‘ta’ traċċa speċifika? L-għan ta ‘ PCB il-wajering huwa biex tikkonnettja kwalunkwe tip ta ‘sinjal elettriku (analogu, diġitali jew qawwa) minn nodu għal ieħor.

Nodu jista ‘jkun pin ta’ komponent, fergħa ta ‘traċċa jew pjan ikbar, jew pad vojt jew punt tat-test għas-sondaġġ. Il-wisa ‘tat-traċċi ġeneralment jitkejlu f’mili jew eluf ta’ pulzieri. Wisa ‘standard tal-wajers għal sinjali ordinarji (l-ebda ħtiġijiet speċjali) jistgħu jkunu bosta pulzieri fit-tul fil-medda ta’ 7-12 mils, iżda ħafna fatturi għandhom jiġu kkunsidrati meta jiġu definiti l-wisa ‘u t-tul tal-wajers.

L-applikazzjoni tipikament issuq il-wisa ‘tal-wajers u t-tip tal-wajers fid-disinn tal-PCB u, f’xi punt, ġeneralment tibbilanċja l-ispiża tal-manifattura tal-PCB, id-densità / id-daqs tal-bord, u l-prestazzjoni. Jekk il-bord għandu rekwiżiti speċifiċi tad-disinn, bħall-ottimizzazzjoni tal-veloċità, l-istorbju jew is-soppressjoni ta ‘l-igganċjar, jew kurrent / vultaġġ għoli, il-wisa’ u t-tip ta ‘traċċa jistgħu jkunu aktar importanti mill-ottimizzazzjoni ta’ l-ispiża tal-manifattura ta ‘PCB vojt jew id-daqs ġenerali tal-bord.

Speċifikazzjoni relatata mal-wajers fil-manifattura tal-PCB

Tipikament, l-ispeċifikazzjonijiet li ġejjin relatati mal-wajers jibdew iżidu l-ispiża tal-manifattura tal-PCBS vojta.

Minħabba tolleranzi tal-PCB aktar stretti u t-tagħmir high-end meħtieġ għall-manifattura, spezzjoni jew ittestjar tal-PCBS, l-ispejjeż isiru pjuttost għoljin:

L Wisa ‘tat-traċċa inqas minn 5 mil (0.005 in.)

L Spazjar ta ‘traċċa inqas minn 5 mils

L Permezz ta ‘toqob b’dijametru ta’ inqas minn 8 mil

L Ħxuna ta ‘traċċa inqas minn jew ugwali għal 1 uqija (ugwali għal 1.4 mils)

L Par differenzjali u tul ikkontrollat ​​jew impedenza tal-wajers

Disinni ta ’densità għolja li jikkombinaw it-teħid ta’ spazju tal-PCB, bħal BGA spazjati b’mod fin ħafna jew għadd għoli ta ’sinjali xarabanks paralleli, jistgħu jeħtieġu wisa’ ta ’linja ta’ 2.5 mil, kif ukoll tipi speċjali ta ’toqob li jgħaddu b’dijametri sa 6 mil, bħal bħala toqob tal-microthrough imtaqqbin bil-lejżer. Bil-maqlub, xi disinni ta ‘qawwa għolja jistgħu jeħtieġu wajers jew pjani kbar ħafna, li jikkunsmaw saffi sħaħ u jferrgħu uqija li huma eħxen mill-istandard. F’applikazzjonijiet ristretti għall-ispazju, pjanċi rqaq ħafna li fihom diversi saffi u ħxuna limitata tal-ikkastjar tar-ram ta ‘nofs uqija (0.7 mil ħxuna) jistgħu jkunu meħtieġa.

F’każijiet oħra, disinni għal komunikazzjoni b’veloċità għolja minn periferali għal oħra jistgħu jeħtieġu wajers b’impedenza kkontrollata u wisa ‘speċifiċi u spazjar bejn xulxin biex jimminimizzaw ir-riflessjoni u l-igganċjar induttiv. Jew id-disinn jista ‘jeħtieġ ċertu tul biex jaqbel ma’ sinjali oħra rilevanti fix-xarabank. Applikazzjonijiet ta ‘vultaġġ għoli jeħtieġu ċerti karatteristiċi ta’ sigurtà, bħalma huma l-minimizzazzjoni tad-distanza bejn żewġ sinjali differenzjali esposti biex jipprevjenu l-ark. Irrispettivament mill-karatteristiċi jew il-karatteristiċi, it-traċċar tad-definizzjonijiet huwa importanti, allura ejja nesploraw diversi applikazzjonijiet.

Diversi wisa ‘u ħxuna tal-wajers

Il-PCBS tipikament fihom varjetà ta ‘wisa’ tal-linja, peress li jiddependu fuq ir-rekwiżiti tas-sinjal (ara l-Figura 1). It-traċċi ifjen murija huma għal sinjali ta ‘livell ta’ skop ġenerali TTL (transistor-transistor logic) u m’għandhom l-ebda ħtiġijiet speċjali għal kurrent għoli jew protezzjoni kontra l-ħsejjes.

Dawn se jkunu l-aktar tipi ta ‘wajers komuni fuq il-bord.

Wajers eħxen ġew ottimizzati għall-kapaċità tal-ġarr tal-kurrent u jistgħu jintużaw għal periferali jew funzjonijiet relatati mal-enerġija li jeħtieġu enerġija ogħla, bħal fannijiet, muturi, u trasferimenti ta ‘enerġija regolari għal komponenti ta’ livell aktar baxx. Il-parti ta ‘fuq tax-xellug tal-figura turi anke sinjal differenzjali (USB b’veloċità għolja) li tiddefinixxi spazjar u wisa’ speċifiċi biex tissodisfa r-rekwiżiti ta ‘impedenza ta’ 90 ω. Il-Figura 2 turi bord taċ-ċirkwit kemmxejn iktar dens li għandu sitt saffi u jeħtieġ assemblaġġ BGA (ball grid array) li jeħtieġ wajers ifjen.

Kif tikkalkula l-wisa ‘tal-linja tal-PCB?

Ejja ngħaddu mill-proċess tal-kalkolu ta ‘ċerta wisa’ ta ‘traċċa għal sinjal ta’ enerġija li jittrasferixxi kurrent minn komponent ta ‘enerġija għal apparat periferali. F’dan l-eżempju, aħna nikkalkulaw il-wisa ‘minima tal-linja tal-passaġġ tal-enerġija għal mutur DC. Il-passaġġ tal-enerġija jibda mill-fjus, jaqsam il-pont H (il-komponent użat biex jimmaniġġja t-trażmissjoni tal-enerġija tul il-koljaturi tal-mutur DC), u jintemm fil-konnettur tal-mutur. Il-kurrent massimu kontinwu medju meħtieġ minn mutur DC huwa madwar 2 amperes.

Issa, il-wajers tal-PCB jaġixxu bħala reżistenza, u iktar ma jkun twil u idjaq il-wajers, iktar tiżdied ir-reżistenza. Jekk il-wajers mhumiex definiti b’mod korrett, il-kurrent għoli jista ‘jagħmel ħsara lill-wajers u / jew jikkawża waqgħa sinifikanti tal-vultaġġ fuq il-mutur (li tirriżulta f’veloċità mnaqqsa). In-NetC21_2 muri fil-Figura 3 huwa twil madwar 0.8 pulzieri u jeħtieġ li jġorr kurrent massimu ta ‘2 amperes. Jekk nassumu xi kundizzjonijiet ġenerali, bħal 1 uqija ta ‘tferrigħ tar-ram u temperatura tal-kamra waqt operazzjoni normali, għandna bżonn nikkalkulaw il-wisa’ minima tal-linja u l-waqgħa tal-pressjoni mistennija f’dak il-wisa ‘.

Kif tikkalkula r-reżistenza tal-wajers tal-PCB?

L-ekwazzjoni li ġejja tintuża għall-erja tat-traċċa:

Żona [Mils ²] = ([Amps] kurrenti / (K * (Temp_Rise [° C]) ^ b)) ^ (1 / C), li ssegwi l-kriterju tas-saff ta ‘barra IPC (jew ta’ fuq / t’isfel), k = 0.048, b = 0.44, C = 0.725. Innota li l-unika varjabbli li verament għandna ndaħħlu hija kurrenti.

L-użu ta ‘dan ir-reġjun fl-ekwazzjoni li ġejja jagħtina l-wisa’ meħtieġa li tgħidilna l-wisa ‘tal-linja meħtieġa biex inġorru l-kurrent mingħajr problemi potenzjali:

Wisa ‘[Mils] = erja [Mils ^ 2] / (ħxuna [oz] * 1.378 [mils / oz]), fejn 1.378 hija relatata mal-ħxuna standard tat-tferrigħ ta’ 1 oz.

Billi ddaħħal 2 amperes ta ‘kurrent fil-kalkolu ta’ hawn fuq, ikollna minimu ta ’30 mils ta’ wajers.

Iżda dan ma jgħidilniex x’inhi l-waqgħa tal-vultaġġ. Dan huwa aktar involut minħabba li għandu bżonn jikkalkula r-reżistenza tal-wajer, li jista ‘jsir skond il-formula murija fil-Figura 4.

F’din il-formula, ρ = reżistività tar-ram, α = koeffiċjent tat-temperatura tar-ram, T = ħxuna ta ‘traċċa, W = wisa’ ta ‘traċċa, L = tul ta’ traċċa, T = temperatura. Jekk il-valuri rilevanti kollha huma mdaħħla f’tul ta ‘0.8 “ta’ wisa ‘ta’ 30mils, insibu li r-reżistenza tal-wajers hija ta ‘madwar 0.03? U tbaxxi l-vultaġġ b’madwar 26mV, li huwa tajjeb għal din l-applikazzjoni. Huwa utli li tkun taf x’jaffettwa dawn il-valuri.

Spazjar u tul tal-kejbil tal-PCB

Għal disinni diġitali b’komunikazzjonijiet ta ‘veloċità għolja, spazjar speċifiku u tulijiet aġġustati jistgħu jkunu meħtieġa biex jimminimizzaw il-krosstalk, l-igganċjar u r-riflessjoni. Għal dan il-għan, xi applikazzjonijiet komuni huma sinjali differenzjali serjali bbażati fuq USB u sinjali differenzjali paralleli bbażati fuq RAM. Tipikament, USB 2.0 teħtieġ rotta differenzjali b’480Mbit / s (klassi ta ‘veloċità għolja USB) jew ogħla. Dan huwa parzjalment minħabba li l-USB b’veloċità għolja tipikament jaħdem f’vultaġġi u differenzi ħafna aktar baxxi, u jġib il-livell tas-sinjal ġenerali eqreb tal-istorbju fl-isfond.

Hemm tliet affarijiet importanti li għandek tikkonsidra meta tgħaddi kejbils USB ta ‘veloċità għolja: wisa’ tal-wajer, spazjar taċ-ċomb, u tul tal-kejbil.

Dawn kollha huma importanti, iżda l-iktar kritiku mit-tlieta huwa li jiġi żgurat li t-tulijiet taż-żewġ linji jaqblu kemm jista ‘jkun. Bħala regola ġenerali, jekk it-tulijiet tal-kejbils ivarjaw minn xulxin b’mhux aktar minn 50 mil (għal USB b’veloċità għolja), dan iżid b’mod sinifikanti r-riskju ta ‘riflessjoni, li jista’ jirriżulta f’komunikazzjoni ħażina. Impedenza ta ‘tqabbil ta’ 90 ohm hija speċifikazzjoni ġenerali għall-wajers ta ‘par differenzjali. Biex jintlaħaq dan il-għan, ir-rotta għandha tkun ottimizzata fil-wisa ‘u l-ispazjar.

Il-Figura 5 turi eżempju ta ‘par differenzjali għall-wajers ta’ interfaces USB ta ‘veloċità għolja li fihom wajers wiesgħa ta’ 12 mil f’intervalli ta ’15 mil.

Interfaces għal komponenti bbażati fuq il-memorja li fihom interfaces paralleli (bħal DDR3-SDRAM) se jkunu aktar kostretti f’termini ta ‘tul tal-wajer. Il-biċċa l-kbira tas-softwer tad-disinn tal-PCB high-end se jkollu kapaċitajiet ta ‘aġġustament fit-tul li jtejbu t-tul tal-linja biex jaqblu mas-sinjali rilevanti kollha fix-xarabank parallel. Il-Figura 6 turi eżempju ta ’tqassim DDR3 b’wajers ta’ aġġustament fit-tul.

Traċċi u pjani tal-mili tal-art

Xi applikazzjonijiet b’komponenti sensittivi għall-istorbju, bħal ċipep jew antenni mingħajr fili, jistgħu jeħtieġu ftit protezzjoni żejda. Id-disinn ta ‘wajers u pjani b’toqob ta’ l-art inkorporati jista ‘jgħin ħafna biex jimminimizza l-igganċjar ta’ wajers fil-viċin jew picking ta ‘pjan u sinjali off-board li jitkaxkru fit-truf tal-bord.

Il-Figura 7 turi eżempju ta ‘modulu Bluetooth imqiegħed ħdejn it-tarf tal-pjanċa, bl-antenna tiegħu (permezz ta’ skrin stampat “ANT” marki) barra linja ħoxna li jkun fiha toqob inkorporati konnessi mal-formazzjoni ta ‘l-art. Dan jgħin biex tiġi iżolata l-antenna minn ċirkwiti u pjani abbord oħra.

Dan il-metodu alternattiv ta ‘rotta mill-art (f’dan il-każ pjan poligonali) jista’ jintuża biex jipproteġi ċ-ċirkwit tal-bord minn sinjali esterni mingħajr fili off-board. Il-Figura 8 turi PCB sensittiv għall-istorbju bi pjan imdaħħal mit-toqba permezz ta ‘l-art tul il-periferija tal-bord.

L-aħjar prattiki għall-wajers tal-PCB

Ħafna fatturi jiddeterminaw il-karatteristiċi tal-wajers tal-kamp tal-PCB, allura kun żgur li ssegwi l-aħjar prattiki meta tqabbad il-PCB li jmiss tiegħek, u ssib bilanċ bejn l-ispiża tal-PCB fab, id-densità taċ-ċirkwit u l-prestazzjoni ġenerali.