లైన్ వెడల్పు అంటే ఏమిటి?

బేసిక్స్‌తో ప్రారంభిద్దాం. ట్రేస్ వెడల్పు అంటే ఏమిటి? నిర్దిష్ట ట్రేస్ వెడల్పును పేర్కొనడం ఎందుకు ముఖ్యం? ఉద్దేశ్యం PCB వైరింగ్ అనేది ఒక విధమైన ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్ (అనలాగ్, డిజిటల్ లేదా పవర్) ను ఒక నోడ్ నుండి మరొక నోడ్‌కు కనెక్ట్ చేయడం.

ఒక నోడ్ ఒక భాగం యొక్క పిన్ కావచ్చు, పెద్ద ట్రేస్ లేదా ప్లేన్ యొక్క శాఖ, లేదా పరిశీలించడానికి ఖాళీ ప్యాడ్ లేదా టెస్ట్ పాయింట్ కావచ్చు. ట్రేస్ వెడల్పులు సాధారణంగా మిల్స్ లేదా వేల అంగుళాలలో కొలుస్తారు. సాధారణ సిగ్నల్స్ కోసం ప్రామాణిక వైరింగ్ వెడల్పులు (ప్రత్యేక అవసరాలు లేవు) 7-12 మిల్స్ పరిధిలో అనేక అంగుళాల పొడవు ఉండవచ్చు, అయితే వైరింగ్ వెడల్పు మరియు పొడవును నిర్వచించేటప్పుడు అనేక అంశాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి.

అప్లికేషన్ సాధారణంగా PCB డిజైన్‌లో వైరింగ్ వెడల్పు మరియు వైరింగ్ రకాన్ని నడిపిస్తుంది మరియు ఏదో ఒక సమయంలో, సాధారణంగా PCB తయారీ ఖర్చు, బోర్డు సాంద్రత/పరిమాణం మరియు పనితీరును సమతుల్యం చేస్తుంది. స్పీడ్ ఆప్టిమైజేషన్, శబ్దం లేదా కప్లింగ్ అణచివేత లేదా అధిక కరెంట్/వోల్టేజ్ వంటి నిర్దిష్ట డిజైన్ అవసరాలు బోర్డుకు ఉంటే, బేర్ PCB లేదా మొత్తం బోర్డు సైజు తయారీ వ్యయాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడం కంటే వెడల్పు మరియు ట్రేస్ రకం చాలా ముఖ్యమైనవి కావచ్చు.

PCB తయారీలో వైరింగ్‌కు సంబంధించిన నిర్దేశాలు

సాధారణంగా, వైరింగ్‌కి సంబంధించిన కింది స్పెసిఫికేషన్‌లు బేర్ పిసిబిఎస్ తయారీ వ్యయాన్ని పెంచడం ప్రారంభిస్తాయి.

కఠినమైన PCB టాలరెన్స్‌లు మరియు PCBS తయారీ, తనిఖీ లేదా పరీక్ష కోసం అవసరమైన హై-ఎండ్ పరికరాల కారణంగా, ఖర్చులు చాలా ఎక్కువగా ఉంటాయి:

L ట్రేస్ వెడల్పు 5 మిల్ కంటే తక్కువ (0.005 అంగుళాలు)

L ట్రేస్ అంతరం 5 మిల్లుల కంటే తక్కువ

L 8 మిలీ కంటే తక్కువ వ్యాసం కలిగిన రంధ్రాల ద్వారా

L ట్రేస్ మందం 1 ounన్స్ కంటే తక్కువ లేదా సమానం (1.4 మిల్లులకు సమానం)

L డిఫరెన్షియల్ పెయిర్ మరియు నియంత్రిత పొడవు లేదా వైరింగ్ ఇంపెడెన్స్

PCB స్పేస్ టేకింగ్‌ని మిళితం చేసే అధిక సాంద్రత కలిగిన డిజైన్‌లు, చాలా చక్కటి ఖాళీ BGA లేదా అధిక సిగ్నల్ కౌంట్ సమాంతర బస్సులు వంటి వాటికి 2.5 మిలియన్ లైన్ వెడల్పు అవసరం, అలాగే 6 మిల్లీమీటర్ల వ్యాసం కలిగిన ప్రత్యేక రంధ్రాల ద్వారా అవసరం. లేజర్ డ్రిల్లింగ్ మైక్రోథ్రూ-రంధ్రాలుగా. దీనికి విరుద్ధంగా, కొన్ని అధిక శక్తి డిజైన్లకు చాలా పెద్ద వైరింగ్ లేదా విమానాలు అవసరం కావచ్చు, మొత్తం పొరలను వినియోగిస్తాయి మరియు ప్రామాణికం కంటే మందంగా ఉండే ounన్సులను పోయాలి. అంతరిక్ష-పరిమిత అనువర్తనాల్లో, చాలా పొరలు మరియు అర ounన్స్ (0.7 మిల్ మందం) యొక్క పరిమిత రాగి కాస్టింగ్ మందం కలిగిన చాలా సన్నని ప్లేట్లు అవసరం కావచ్చు.

ఇతర సందర్భాల్లో, ఒక పరిధీయ నుండి మరొకదానికి హై-స్పీడ్ కమ్యూనికేషన్ కోసం డిజైన్‌లకు నియంత్రిత ఇంపెడెన్స్ మరియు నిర్దిష్ట వెడల్పులతో వైరింగ్ మరియు ప్రతిబింబం మరియు ప్రేరక కలపడం తగ్గించడానికి ఒకదానికొకటి అంతరం అవసరం కావచ్చు. లేదా బస్సులోని ఇతర సంబంధిత సిగ్నల్‌లకు సరిపోయేలా డిజైన్‌కు కొంత పొడవు అవసరం కావచ్చు. అధిక వోల్టేజ్ అప్లికేషన్‌లకు కొన్ని భద్రతా ఫీచర్లు అవసరమవుతాయి, ఉదాహరణకు ఆర్కింగ్ నిరోధించడానికి రెండు బహిర్గత అవకలన సంకేతాల మధ్య దూరాన్ని తగ్గించడం. లక్షణాలు లేదా లక్షణాలతో సంబంధం లేకుండా, నిర్వచనాలను గుర్తించడం ముఖ్యం, కాబట్టి వివిధ అప్లికేషన్‌లను అన్వేషించండి.

వివిధ వైరింగ్ వెడల్పులు మరియు మందం

PCBS సాధారణంగా వివిధ రకాల లైన్ వెడల్పులను కలిగి ఉంటుంది, ఎందుకంటే అవి సిగ్నల్ అవసరాలపై ఆధారపడి ఉంటాయి (మూర్తి 1 చూడండి). చూపిన చక్కటి జాడలు సాధారణ-ప్రయోజన TTL (ట్రాన్సిస్టర్-ట్రాన్సిస్టర్ లాజిక్) స్థాయి సంకేతాల కోసం మరియు అధిక కరెంట్ లేదా శబ్దం రక్షణ కోసం ప్రత్యేక అవసరాలు లేవు.

ఇవి బోర్డులో అత్యంత సాధారణ వైరింగ్ రకాలు.

కరెంట్ మోసే సామర్థ్యం కోసం మందం కలిగిన వైరింగ్ ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది మరియు ఫ్యాన్‌లు, మోటార్లు మరియు తక్కువ-స్థాయి భాగాలకు రెగ్యులర్ పవర్ ట్రాన్స్‌ఫర్‌లు వంటి అధిక శక్తి అవసరమయ్యే పెరిఫెరల్స్ లేదా పవర్-సంబంధిత ఫంక్షన్‌లకు ఉపయోగించవచ్చు. ఫిగర్ యొక్క ఎగువ ఎడమ భాగం 90 of యొక్క ఇంపెడెన్స్ అవసరాలను తీర్చడానికి ఒక నిర్దిష్ట అంతరం మరియు వెడల్పును నిర్వచించే అవకలన సిగ్నల్ (USB హై-స్పీడ్) ను కూడా చూపుతుంది. మూర్తి 2 ఆరు పొరలను కలిగి ఉన్న మరియు దట్టమైన వైరింగ్ అవసరమయ్యే BGA (బాల్ గ్రిడ్ శ్రేణి) అసెంబ్లీ అవసరమయ్యే కొంచెం దట్టమైన సర్క్యూట్ బోర్డ్‌ను చూపుతుంది.

PCB లైన్ వెడల్పును ఎలా లెక్కించాలి?

విద్యుత్ భాగం నుండి పరిధీయ పరికరానికి కరెంట్‌ను బదిలీ చేసే పవర్ సిగ్నల్ కోసం ఒక నిర్దిష్ట ట్రేస్ వెడల్పును లెక్కించే ప్రక్రియ ద్వారా అడుగు వేద్దాం. ఈ ఉదాహరణలో, మేము DC మోటార్ కోసం విద్యుత్ మార్గం యొక్క కనీస లైన్ వెడల్పును లెక్కిస్తాము. విద్యుత్ మార్గం ఫ్యూజ్ వద్ద ప్రారంభమవుతుంది, H- బ్రిడ్జ్ (DC మోటార్ వైండింగ్‌ల ద్వారా విద్యుత్ ప్రసారాన్ని నిర్వహించడానికి ఉపయోగించే భాగం) దాటి, మోటారు కనెక్టర్ వద్ద ముగుస్తుంది. DC మోటార్‌కు అవసరమైన సగటు నిరంతర గరిష్ట కరెంట్ సుమారు 2 ఆంపియర్‌లు.

ఇప్పుడు, PCB వైరింగ్ రెసిస్టర్‌గా పనిచేస్తుంది, మరియు వైరింగ్ పొడవు మరియు ఇరుకైనది, మరింత నిరోధకత జోడించబడుతుంది. వైరింగ్ సరిగ్గా నిర్వచించబడకపోతే, అధిక కరెంట్ వైరింగ్‌ను దెబ్బతీస్తుంది మరియు/లేదా మోటారుకు గణనీయమైన వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ని కలిగించవచ్చు (ఫలితంగా వేగం తగ్గుతుంది). మూర్తి 21 లో చూపిన NetC2_3 సుమారు 0.8 అంగుళాల పొడవు మరియు గరిష్టంగా 2 ఆంపియర్‌ల కరెంట్‌ను తీసుకెళ్లాలి. సాధారణ ఆపరేషన్ సమయంలో 1 ounన్స్ రాగి పోయడం మరియు గది ఉష్ణోగ్రత వంటి కొన్ని సాధారణ పరిస్థితులను మనం ఊహించుకుంటే, మేము ఆ వెడల్పులో కనీస రేఖ వెడల్పు మరియు ఆశించిన ఒత్తిడి తగ్గుదలని లెక్కించాలి.

PCB వైరింగ్ నిరోధకతను ఎలా లెక్కించాలి?

కింది సమీకరణం ట్రేస్ ఏరియా కోసం ఉపయోగించబడుతుంది:

ప్రాంతం [మిల్స్ ²] = (ప్రస్తుత [Amps] / (K * (Temp_Rise [° C]) ^ b)) ^ (1 / C), ఇది IPC బాహ్య పొర (లేదా ఎగువ / దిగువ) ప్రమాణం, k = 0.048, b = 0.44, C = 0.725. మేము నిజంగా చొప్పించాల్సిన ఏకైక వేరియబుల్ కరెంట్ మాత్రమే అని గమనించండి.

కింది సమీకరణంలో ఈ ప్రాంతాన్ని ఉపయోగించడం వలన మనకు అవసరమైన వెడల్పు లభిస్తుంది, అది ఎలాంటి సంభావ్య సమస్యలు లేకుండా కరెంట్‌ను తీసుకెళ్లడానికి అవసరమైన లైన్ వెడల్పును తెలియజేస్తుంది:

వెడల్పు [మిల్స్] = ప్రాంతం [మిల్స్ ^ 2] / (మందం [oz] * 1.378 [మిల్స్ / oz]), ఇక్కడ 1.378 ప్రామాణిక 1 oz పోయడం మందంతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.

పై లెక్కలో 2 ఆంపియర్‌ల కరెంట్‌ను చొప్పించడం ద్వారా, మేము కనీసం 30 మిల్లుల వైరింగ్‌ను పొందుతాము.

కానీ వోల్టేజ్ డ్రాప్ ఏమిటో మాకు చెప్పదు. ఇది వైర్ యొక్క నిరోధకతను లెక్కించాల్సిన అవసరం ఉన్నందున ఇది మరింత ప్రమేయం ఉంది, ఇది మూర్తి 4 లో చూపిన ఫార్ములా ప్రకారం చేయవచ్చు.

ఈ సూత్రంలో, copper = రాగి నిరోధకత, α = రాగి యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం, T = ట్రేస్ మందం, W = ట్రేస్ వెడల్పు, L = ట్రేస్ పొడవు, T = ఉష్ణోగ్రత. అన్ని సంబంధిత విలువలు 0.8 “పొడవు 30 మిలియన్‌ల వెడల్పుగా చేర్చబడితే, వైరింగ్ నిరోధం 0.03 అని మేము కనుగొన్నామా? మరియు ఇది వోల్టేజ్‌ను 26mV ద్వారా తగ్గిస్తుంది, ఇది ఈ అప్లికేషన్‌కు మంచిది. ఈ విలువలను ఏది ప్రభావితం చేస్తుందో తెలుసుకోవడానికి ఇది సహాయపడుతుంది.

PCB కేబుల్ అంతరం మరియు పొడవు

హై-స్పీడ్ కమ్యూనికేషన్‌లతో డిజిటల్ డిజైన్‌ల కోసం, క్రాస్‌స్టాక్, కలపడం మరియు ప్రతిబింబం తగ్గించడానికి నిర్దిష్ట అంతరం మరియు సర్దుబాటు చేసిన పొడవు అవసరం కావచ్చు. ఈ ప్రయోజనం కోసం, కొన్ని సాధారణ అప్లికేషన్‌లు USB- ఆధారిత సీరియల్ డిఫరెన్షియల్ సిగ్నల్స్ మరియు RAM- ఆధారిత సమాంతర అవకలన సంకేతాలు. సాధారణంగా, USB 2.0 కి 480Mbit/s (USB హై స్పీడ్ క్లాస్) లేదా అంతకంటే ఎక్కువ డిఫరెన్షియల్ రూటింగ్ అవసరం. హై-స్పీడ్ USB సాధారణంగా చాలా తక్కువ వోల్టేజ్‌లు మరియు వ్యత్యాసాలతో పనిచేస్తుంది, ఇది మొత్తం సిగ్నల్ స్థాయిని నేపథ్య శబ్దానికి దగ్గరగా తీసుకువస్తుంది.

హై-స్పీడ్ USB కేబుల్స్ రూటింగ్ చేసేటప్పుడు పరిగణించవలసిన మూడు ముఖ్యమైన విషయాలు ఉన్నాయి: వైర్ వెడల్పు, సీసం అంతరం మరియు కేబుల్ పొడవు.

ఇవన్నీ ముఖ్యమైనవి, అయితే ఈ మూడింటిలో అత్యంత క్లిష్టమైనది రెండు లైన్ల పొడవు సాధ్యమైనంత వరకు సరిపోతుందని నిర్ధారించుకోవడం. సాధారణ నియమం ప్రకారం, కేబుళ్ల పొడవు ఒకదానికొకటి 50 మిల్స్ (హై-స్పీడ్ USB కోసం) కంటే ఎక్కువ తేడా లేకుండా ఉంటే, ఇది ప్రతిబింబించే ప్రమాదాన్ని గణనీయంగా పెంచుతుంది, దీని వలన పేలవమైన కమ్యూనికేషన్ ఏర్పడుతుంది. 90 ఓం మ్యాచింగ్ ఇంపెడెన్స్ అనేది డిఫరెన్షియల్ పెయిర్ వైరింగ్ కోసం ఒక సాధారణ స్పెసిఫికేషన్. ఈ లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి, వెడల్పు మరియు అంతరంలో రూటింగ్ ఆప్టిమైజ్ చేయాలి.

5 మిల్ వ్యవధిలో 12 మిల్ వైడ్ వైరింగ్ కలిగి ఉన్న హై-స్పీడ్ యుఎస్‌బి ఇంటర్‌ఫేస్‌ల వైరింగ్ కోసం ఒక అవకలన జత ఉదాహరణను మూర్తి 15 చూపుతుంది.

సమాంతర ఇంటర్‌ఫేస్‌లు (DDR3-SDRAM వంటివి) కలిగి ఉన్న మెమరీ ఆధారిత భాగాల కోసం ఇంటర్‌ఫేస్‌లు వైర్ పొడవు విషయంలో మరింత నిర్బంధించబడతాయి. చాలా హై-ఎండ్ పిసిబి డిజైన్ సాఫ్ట్‌వేర్ పొడవు సర్దుబాటు సామర్థ్యాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి సమాంతర బస్సులోని అన్ని సంబంధిత సిగ్నల్‌లకు సరిపోయేలా లైన్ పొడవును ఆప్టిమైజ్ చేస్తాయి. మూర్తి 6 పొడవు సర్దుబాటు వైరింగ్‌తో DDR3 లేఅవుట్ యొక్క ఉదాహరణను చూపుతుంది.

గ్రౌండ్ ఫిల్లింగ్ యొక్క జాడలు మరియు విమానాలు

వైర్‌లెస్ చిప్స్ లేదా యాంటెన్నాలు వంటి శబ్దం-సున్నితమైన భాగాలతో కూడిన కొన్ని అప్లికేషన్‌లకు కొంచెం అదనపు రక్షణ అవసరం కావచ్చు. ఎంబెడెడ్ గ్రౌండ్ హోల్స్‌తో వైరింగ్ మరియు విమానాలను డిజైన్ చేయడం వలన సమీపంలోని వైరింగ్ లేదా ప్లేన్ పికింగ్ మరియు బోర్డ్ అంచులలోకి క్రాల్ చేసే ఆఫ్-బోర్డ్ సిగ్నల్స్ కలపడం చాలా వరకు సహాయపడుతుంది.

ప్లేట్ అంచు దగ్గర ఉంచిన బ్లూటూత్ మాడ్యూల్ యొక్క ఉదాహరణను మూర్తి 7 చూపిస్తుంది, దాని యాంటెన్నా (స్క్రీన్ ప్రింటెడ్ “ANT” మార్కింగ్ ద్వారా) ఒక మందపాటి లైన్ వెలుపల గ్రౌండ్ ఏర్పడటానికి అనుసంధానించబడి ఉంది. ఇది ఇతర ఆన్‌బోర్డ్ సర్క్యూట్‌లు మరియు విమానాల నుండి యాంటెన్నాను వేరుచేయడానికి సహాయపడుతుంది.

బాహ్య ఆఫ్-బోర్డ్ వైర్‌లెస్ సిగ్నల్స్ నుండి బోర్డ్ సర్క్యూట్‌ను రక్షించడానికి గ్రౌండ్ ద్వారా రూటింగ్ యొక్క ఈ ప్రత్యామ్నాయ పద్ధతి (ఈ సందర్భంలో బహుభుజి ప్లేన్) ఉపయోగించవచ్చు. మూర్తి 8 బోర్డు యొక్క అంచున ఉన్న గ్రౌండ్డ్ త్రూ-హోల్ ఎంబెడెడ్ ప్లేన్‌తో శబ్దం-సెన్సిటివ్ PCB ని చూపుతుంది.

PCB వైరింగ్ కోసం ఉత్తమ పద్ధతులు

అనేక కారకాలు PCB ఫీల్డ్ యొక్క వైరింగ్ లక్షణాలను నిర్ణయిస్తాయి, కాబట్టి మీ తదుపరి PCB వైరింగ్ చేసేటప్పుడు ఉత్తమ పద్ధతులను అనుసరించండి, మరియు మీరు PCB ఫ్యాబ్ ఖర్చు, సర్క్యూట్ సాంద్రత మరియు మొత్తం పనితీరు మధ్య సమతుల్యతను కనుగొంటారు.