çizgi genişliği nedir?

Temel bilgilerle başlayalım. İz genişliği tam olarak nedir? Belirli bir iz genişliği belirlemek neden önemlidir? Amacı PCB kablolama, her türlü elektrik sinyalini (analog, dijital veya güç) bir düğümden diğerine bağlamaktır.

Bir düğüm, bir bileşenin pimi, daha büyük bir iz veya düzlemin bir dalı veya problama için boş bir ped veya test noktası olabilir. İz genişlikleri genellikle mil veya binlerce inç olarak ölçülür. Sıradan sinyaller için standart kablo genişlikleri (özel gereksinimler yoktur) 7-12 mil aralığında birkaç inç uzunluğunda olabilir, ancak kablolama genişliği ve uzunluğu tanımlanırken birçok faktör göz önünde bulundurulmalıdır.

Uygulama genellikle PCB tasarımında kablolama genişliğini ve kablolama türünü yönlendirir ve bir noktada genellikle PCB üretim maliyetini, kart yoğunluğunu/boyutunu ve performansı dengeler. Kartın hız optimizasyonu, gürültü veya kuplaj bastırma veya yüksek akım/voltaj gibi özel tasarım gereksinimleri varsa, izin genişliği ve türü, çıplak bir PCB’nin üretim maliyetini veya genel kart boyutunu optimize etmekten daha önemli olabilir.

PCB imalatında kablolama ile ilgili şartname

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

Çok ince aralıklı BGA veya yüksek sinyal sayılı paralel veri yolları gibi PCB alan alımını birleştiren yüksek yoğunluklu tasarımlar, 2.5 mil hat genişliğinin yanı sıra 6 mil çapa kadar özel tip geçiş delikleri gerektirebilir. lazerle delinmiş mikro delikler olarak. Tersine, bazı yüksek güçlü tasarımlar, çok büyük kablolama veya düzlemler gerektirebilir, tüm katmanları tüketebilir ve standarttan daha kalın olan onsları dökebilir. Yer kısıtlı uygulamalarda, birkaç katman içeren çok ince plakalar ve yarım ons (0.7 mil kalınlık) ile sınırlı bir bakır döküm kalınlığı gerekebilir.

Diğer durumlarda, bir çevre biriminden diğerine yüksek hızlı iletişim için tasarımlar, yansıma ve endüktif kuplajı en aza indirmek için kontrollü empedans ve belirli genişlikler ve aralarında boşluk bulunan kablolama gerektirebilir. Veya tasarım, veriyolundaki diğer ilgili sinyallerle eşleşmesi için belirli bir uzunluk gerektirebilir. Yüksek voltaj uygulamaları, ark oluşumunu önlemek için açıkta kalan iki diferansiyel sinyal arasındaki mesafeyi en aza indirmek gibi belirli güvenlik özellikleri gerektirir. Özellikler veya özelliklerden bağımsız olarak, izleme tanımları önemlidir, bu yüzden çeşitli uygulamaları keşfedelim.

Çeşitli kablo genişlikleri ve kalınlıkları

PCBS typically contain a variety of line widths, as they depend on signal requirements. Gösterilen daha ince izler genel amaçlı TTL (transistör-transistör mantığı) seviye sinyalleri içindir ve yüksek akım veya gürültü koruması için özel gereksinimler yoktur.

Bunlar, panodaki en yaygın kablolama türleri olacaktır.

Daha kalın kablolama, akım taşıma kapasitesi için optimize edilmiştir ve fanlar, motorlar ve daha düşük seviyeli bileşenlere düzenli güç aktarımları gibi daha yüksek güç gerektiren çevre birimleri veya güçle ilgili işlevler için kullanılabilir. Şeklin sol üst kısmı, 90 ω empedans gereksinimlerini karşılamak için belirli bir boşluk ve genişlik tanımlayan bir diferansiyel sinyali (USB yüksek hızlı) gösterir. Şekil 2, altı katmana sahip ve daha ince kablolama gerektiren bir BGA (bilye ızgara dizisi) tertibatı gerektiren biraz daha yoğun bir devre kartını göstermektedir.

PCB çizgi genişliği nasıl hesaplanır?

Akımı bir güç bileşeninden bir çevresel aygıta aktaran bir güç sinyali için belirli bir iz genişliği hesaplama sürecini adım adım inceleyelim. Bu örnekte, bir DC motor için güç yolunun minimum hat genişliğini hesaplayacağız. Güç yolu sigortada başlar, H köprüsünü (DC motor sargıları boyunca güç iletimini yönetmek için kullanılan bileşen) geçer ve motorun konektöründe sona erer. Bir DC motorun gerektirdiği ortalama sürekli maksimum akım yaklaşık 2 amperdir.

Şimdi, PCB kabloları bir direnç görevi görür ve kablolama ne kadar uzun ve dar olursa, o kadar fazla direnç eklenir. Kablolama doğru tanımlanmazsa, yüksek akım kablolara zarar verebilir ve/veya motorda önemli bir voltaj düşüşüne neden olabilir (hızın düşmesine neden olur). Normal çalışma sırasında 1 ons bakır dökülmesi ve oda sıcaklığı gibi bazı genel koşulları kabul edersek, minimum hat genişliğini ve bu genişlikte beklenen basınç düşüşünü hesaplamamız gerekir.

PCB kablo aralığı ve uzunluğu

Yüksek hızlı iletişimli dijital tasarımlar için, karışma, bağlantı ve yansımayı en aza indirmek için belirli aralıklar ve ayarlanmış uzunluklar gerekebilir. Bu amaçla, bazı yaygın uygulamalar USB tabanlı seri diferansiyel sinyaller ve RAM tabanlı paralel diferansiyel sinyallerdir. Tipik olarak, USB 2.0, 480Mbit/s (USB yüksek hız sınıfı) veya daha yüksek hızlarda farklı yönlendirme gerektirir. Bunun nedeni kısmen, yüksek hızlı USB’nin tipik olarak çok daha düşük voltajlarda ve farklılıklarda çalışması ve genel sinyal seviyesini arka plan gürültüsüne yaklaştırmasıdır.

Yüksek hızlı USB kablolarını yönlendirirken göz önünde bulundurulması gereken üç önemli nokta vardır: kablo genişliği, kablo aralığı ve kablo uzunluğu.

Bunların hepsi önemlidir, ancak üçünden en kritik olanı, iki çizginin uzunluklarının mümkün olduğunca eşleştiğinden emin olmaktır. 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 ohm eşleşen empedans, diferansiyel çift kablolama için genel bir özelliktir. Bu hedefe ulaşmak için, yönlendirme genişlik ve aralık açısından optimize edilmelidir.

Şekil 5, 12 mil aralıklarla 15 mil genişliğinde kablolama içeren yüksek hızlı USB arabirimlerini kablolamak için bir diferansiyel çifti örneğini göstermektedir.

Interfaces for memory-based components that contain parallel interfaces will be more constrained in terms of wire length. Çoğu üst düzey PCB tasarım yazılımı, paralel veri yolundaki tüm ilgili sinyalleri eşleştirmek için hat uzunluğunu optimize eden uzunluk ayarlama yeteneklerine sahip olacaktır. Şekil 6, uzunluk ayarlama kablolaması ile bir DDR3 düzeni örneğini göstermektedir.

Zemin dolgusu izleri ve düzlemleri

Kablosuz çipler veya antenler gibi gürültüye duyarlı bileşenlere sahip bazı uygulamalar biraz ekstra koruma gerektirebilir. Kabloların ve gömülü zemin delikleri olan uçakların tasarlanması, yakındaki kabloların veya düzlem toplamanın ve kartın kenarlarına sürünen araç dışı sinyallerin bağlanmasını en aza indirmeye büyük ölçüde yardımcı olabilir.

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. Bu, anteni diğer yerleşik devrelerden ve düzlemlerden ayırmaya yardımcı olur.

This alternative method of routing through the ground can be used to protect the board circuit from external off-board wireless signals. Şekil 8, kartın çevresi boyunca topraklanmış delikten gömülü bir düzleme sahip gürültüye duyarlı bir PCB’yi göstermektedir.

PCB kablolaması için en iyi uygulamalar

PCB alanının kablolama özelliklerini birçok faktör belirler, bu nedenle bir sonraki PCB’nizi kablolarken en iyi uygulamaları izlediğinizden emin olun ve PCB fabrika maliyeti, devre yoğunluğu ve genel performans arasında bir denge bulacaksınız.