Upana wa laini ni nini?

Wacha tuanze na misingi. Je! Upana ni nini hasa? Kwa nini ni muhimu kutaja upana wa athari maalum? Madhumuni ya PCB wiring ni kuunganisha aina yoyote ya ishara ya umeme (analog, dijiti au nguvu) kutoka kwa node moja hadi nyingine.

Node inaweza kuwa pini ya sehemu, tawi la athari kubwa au ndege, au pedi tupu au hatua ya majaribio ya uchunguzi. Upana wa kufuatilia kawaida hupimwa kwa mils au maelfu ya inchi. Upana wa wiring wa kawaida kwa ishara za kawaida (hakuna mahitaji maalum) inaweza kuwa na urefu wa inchi kadhaa katika upana wa mililita 7-12, lakini mambo mengi yanapaswa kuzingatiwa wakati wa kufafanua upana na urefu wa wiring.

Maombi kawaida huendesha upana wa wiring na aina ya wiring katika muundo wa PCB na, wakati fulani, kawaida husawazisha gharama ya utengenezaji wa PCB, wiani wa bodi / saizi, na utendaji. Ikiwa bodi ina mahitaji maalum ya muundo, kama uboreshaji wa kasi, kelele au ukandamizaji wa kuunganisha, au sasa ya juu / voltage, upana na aina ya athari inaweza kuwa muhimu zaidi kuliko kuongeza gharama ya utengenezaji wa PCB wazi au saizi ya jumla ya bodi.

Vipimo vinavyohusiana na wiring katika utengenezaji wa PCB

Kwa kawaida, uainishaji ufuatao unaohusiana na wiring huanza kuongeza gharama za utengenezaji wa PCBS wazi.

Kwa sababu ya uvumilivu mkali wa PCB na vifaa vya hali ya juu vinavyohitajika kwa utengenezaji, ukaguzi au upimaji wa PCBS, gharama huwa kubwa sana:

L Fuata upana chini ya mil 5 (0.005 ndani.)

L Kuweka nafasi chini ya mil.5

L Kupitia mashimo chini ya mil 8 kwa kipenyo

L Fuata unene chini ya au sawa na wakia 1 (sawa na mils 1.4)

L Tofauti ya jozi na urefu uliodhibitiwa au impedance ya wiring

Ubunifu wa wiani wa juu ambao unachanganya kuchukua nafasi ya PCB, kama vile BGA iliyo na nafasi nzuri au mabasi ya hesabu ya ishara ya juu, inaweza kuhitaji upana wa laini ya mil 2.5, na aina maalum za mashimo yenye kipenyo cha hadi mil 6, kama vile kama laser kuchimba mashimo ya njia ndogo. Kinyume chake, miundo fulani ya nguvu kubwa inaweza kuhitaji wiring kubwa au ndege, ikitumia tabaka zote na kumwaga ounces ambazo ni nene kuliko kiwango. Katika matumizi yaliyozuiliwa na nafasi, sahani nyembamba sana zilizo na tabaka kadhaa na unene mdogo wa akitoa shaba ya nusu oun (unene wa mil 0.7) inaweza kuhitajika.

Katika hali nyingine, miundo ya mawasiliano ya kasi kutoka kwa pembeni hadi nyingine inaweza kuhitaji wiring na impedance iliyodhibitiwa na upana maalum na nafasi kati ya kila mmoja ili kupunguza kutafakari na kuunganisha kwa kufata. Au muundo unaweza kuhitaji urefu fulani ili ulingane na ishara zingine zinazofaa kwenye basi. Matumizi ya voltage ya juu yanahitaji huduma fulani za usalama, kama vile kupunguza umbali kati ya ishara mbili zilizo wazi ili kuzuia arcing. Bila kujali sifa au huduma, kutafuta ufafanuzi ni muhimu, kwa hivyo wacha tuchunguze matumizi anuwai.

Upana wa wiring na unene anuwai

PCBS kawaida huwa na upana wa laini, kwani hutegemea mahitaji ya ishara (angalia Kielelezo 1). Athari nzuri zilizoonyeshwa ni kwa ishara za kiwango cha jumla cha TTL (transistor-transistor logic) na hazina mahitaji maalum ya ulinzi wa sasa wa sasa au kelele.

Hizi zitakuwa aina za wiring za kawaida kwenye ubao.

Wiring mnene umeboreshwa kwa uwezo wa kubeba wa sasa na inaweza kutumika kwa vifaa vya pembeni au kazi zinazohusiana na nguvu ambazo zinahitaji nguvu kubwa, kama vile mashabiki, motors, na uhamishaji wa umeme wa kawaida kwa vifaa vya kiwango cha chini. Sehemu ya juu kushoto ya kielelezo hata inaonyesha ishara ya kutofautisha (kasi ya juu ya USB) ambayo hufafanua nafasi na upana maalum ili kukidhi mahitaji ya impedance ya 90 ω. Kielelezo 2 kinaonyesha bodi ya mzunguko mnene kidogo ambayo ina matabaka sita na inahitaji mkutano wa BGA (safu ya gridi ya mpira) ambayo inahitaji wiring laini.

Jinsi ya kuhesabu upana wa mstari wa PCB?

Wacha tuchunguze mchakato wa kuhesabu upana fulani wa ufuatiliaji kwa ishara ya nguvu ambayo inahamisha sasa kutoka kwa sehemu ya umeme kwenda kwa kifaa cha pembeni. Katika mfano huu, tutahesabu upeo wa chini wa njia ya nguvu kwa motor DC. Njia ya nguvu huanza kwenye fuse, inavuka daraja la H (sehemu inayotumika kudhibiti usambazaji wa umeme kwenye vilima vya DC), na kuishia kwenye kontakt ya motor. Kiwango cha juu cha wastani kinachoendelea kinachohitajika na motor DC ni karibu 2 amperes.

Sasa, wiring ya PCB hufanya kama kinzani, na kwa muda mrefu na nyembamba wiring, upinzani zaidi unaongezwa. Ikiwa wiring haijaelezewa kwa usahihi, mkondo wa juu unaweza kuharibu wiring na / au kusababisha kushuka kwa voltage kwa motor (kusababisha kupunguzwa kwa kasi). NetC21_2 iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo 3 ina urefu wa inchi 0.8 na inahitaji kubeba kiwango cha juu cha sasa cha 2 amperes. Ikiwa tunachukulia hali ya jumla, kama vile ounce moja ya kumwagika kwa shaba na joto la kawaida wakati wa operesheni ya kawaida, tunahitaji kuhesabu upana wa laini ya chini na shinikizo linalotarajiwa kushuka kwa upana huo.

Jinsi ya kuhesabu upinzani wa wiring wa PCB?

Usawa ufuatao hutumiwa kwa eneo la kufuatilia:

Eneo [Mils ²] = (sasa [Amps] / (K * (Temp_Rise [° C]) ^ b)) ^ (1 / C), ambayo inafuata kigezo cha safu ya nje ya IPC (au juu / chini), k = 0.048, b = 0.44, C = 0.725. Kumbuka kuwa tofauti pekee tunayohitaji kuingiza ni ya sasa.

Kutumia eneo hili katika equation ifuatayo kutatupa upana unaohitajika ambao unatuambia upana wa mstari unaohitajika kubeba sasa bila shida yoyote inayowezekana:

Upana [Mils] = eneo [Mils ^ 2] / (unene [oz] * 1.378 [mils / oz]), ambapo 1.378 inahusiana na unene wa kiwango cha 1 oz.

Kwa kuingiza amperes 2 za sasa kwenye hesabu hapo juu, tunapata kiwango cha chini cha mililita 30 za wiring.

Lakini hiyo haituambii kushuka kwa voltage kutakuwaje. Hii inahusika zaidi kwa sababu inahitaji kuhesabu upinzani wa waya, ambayo inaweza kufanywa kulingana na fomula iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo 4.

Katika fomula hii, ρ = resistivity ya shaba, α = mgawo wa joto wa shaba, T = unene wa kufuatilia, W = ufuatiliaji wa upana, L = urefu wa ufuatiliaji, T = joto. Ikiwa maadili yote yanayofaa yameingizwa kwenye 0.8 “urefu wa 30mils upana, tunaona kuwa upinzani wa wiring ni karibu 0.03? Na hupunguza voltage kwa karibu 26mV, ambayo ni sawa kwa programu hii. Inasaidia kujua ni nini kinachoathiri maadili haya.

Nafasi na urefu wa kebo ya PCB

Kwa miundo ya dijiti iliyo na mawasiliano ya kasi, nafasi maalum na urefu uliorekebishwa inaweza kuhitajika kupunguza njia kuu, kuunganisha, na kutafakari. Kwa kusudi hili, programu zingine za kawaida ni ishara za kutofautisha za msingi wa USB na ishara za kutofautisha zinazotegemea RAM. Kwa kawaida, USB 2.0 itahitaji upitishaji tofauti kwa 480Mbit / s (darasa la kasi ya USB) au zaidi. Hii ni kwa sababu USB yenye kasi kubwa kawaida hufanya kazi kwa viwango vya chini na tofauti, ikileta kiwango cha ishara kwa karibu na kelele ya nyuma.

Kuna mambo matatu muhimu ya kuzingatia wakati wa kupitisha nyaya za kasi za USB: upana wa waya, nafasi ya risasi, na urefu wa kebo.

Zote hizi ni muhimu, lakini muhimu zaidi ya tatu ni kuhakikisha urefu wa mistari hiyo miwili inalingana iwezekanavyo. Kama kanuni ya jumla ya gumba, ikiwa urefu wa nyaya hutofautiana kutoka kwa kila mmoja na sio zaidi ya mil 50 (kwa USB ya kasi), hii inaongeza sana hatari ya kutafakari, ambayo inaweza kusababisha mawasiliano duni. Impedance 90 ohm inayofanana ni maelezo ya jumla ya wiring ya jozi tofauti. Ili kufikia lengo hili, njia inapaswa kuboreshwa kwa upana na nafasi.

Kielelezo 5 kinaonyesha mfano wa jozi tofauti za wiring za mwingiliano wa kasi wa USB ambayo ina wiring 12 mil kwa vipindi 15 mil.

Maingiliano ya vifaa vya msingi wa kumbukumbu ambavyo vina viunganishi sawa (kama DDR3-SDRAM) vitazuiliwa zaidi kwa urefu wa waya. Programu nyingi za muundo wa PCB wa hali ya juu zitakuwa na uwezo wa kurekebisha urefu ambao unaboresha urefu wa laini ili kufanana na ishara zote zinazofaa katika basi inayofanana. Kielelezo 6 kinaonyesha mfano wa mpangilio wa DDR3 na wiring ya kurekebisha urefu.

Athari na ndege za kujaza ardhi

Programu zingine zilizo na vifaa nyeti vya kelele, kama vile chips zisizo na waya au antena, zinaweza kuhitaji ulinzi wa ziada kidogo. Kubuni wiring na ndege zilizo na mashimo ya ardhini yaliyopachikwa zinaweza kusaidia sana kupunguza kuunganishwa kwa wiring iliyo karibu au kuokota ndege na ishara za bodi ambazo zinatambaa kwenye kingo za bodi.

Kielelezo 7 kinaonyesha mfano wa moduli ya Bluetooth iliyowekwa karibu na ukingo wa bamba, na antena yake (kupitia skrini iliyochapishwa alama ya “ANT”) nje ya laini nene iliyo na mashimo yaliyopachikwa katikati ya shimo. Hii inasaidia kutenganisha antena kutoka kwa mizunguko mingine ya ndani na ndege.

Njia hii mbadala ya kupitisha ardhi (kwa hali hii ndege ya pande nyingi) inaweza kutumika kulinda mzunguko wa bodi kutoka kwa ishara za nje za bodi zisizo na waya. Kielelezo cha 8 kinaonyesha PCB nyeti yenye kelele na ndege iliyowekwa ndani ya shimo iliyoingia pembezoni mwa ubao.

Njia bora kwa wiring ya PCB

Sababu nyingi huamua sifa za wiring za uwanja wa PCB, kwa hivyo hakikisha kufuata mazoea bora wakati wa kuunganisha PCB yako inayofuata, na utapata usawa kati ya gharama ya kitambaa cha PCB, wiani wa mzunguko, na utendaji wa jumla.