Chiziq kengligi nima?

Keling, asoslarini boshlaymiz. Izning kengligi aniq nima? Nima uchun ma’lum bir iz kengligini ko’rsatish muhim? Maqsad PCB simlar – har qanday elektr signalini (analog, raqamli yoki quvvat) bir tugundan ikkinchisiga ulash.

Tugun komponentning pimi, kattaroq iz yoki tekislikning novdasi yoki bo’sh pad yoki tekshirish uchun sinov nuqtasi bo’lishi mumkin. Izlarning kengligi odatda milya yoki ming dyuym bilan o’lchanadi. Oddiy signallar uchun standart simlar kengligi (maxsus talablar yo’q) 7-12 mil oralig’ida bir necha dyuym uzunlikda bo’lishi mumkin, lekin simlarning kengligi va uzunligini aniqlashda ko’p omillarni hisobga olish kerak.

Ilova, odatda, PCB dizaynida simlarning kengligi va o’tkazgich turini boshqaradi va, odatda, tenglikni ishlab chiqarish xarajatlari, taxta zichligi/o’lchami va ishlashini muvozanatlaydi. Agar taxtada konstruktiv talablar mavjud bo’lsa, masalan, tezlikni optimallashtirish, shovqin yoki ulanishni bostirish yoki yuqori oqim/kuchlanish, izning kengligi va turi yalang’och tenglikni ishlab chiqarish narxini yoki taxtaning umumiy hajmini optimallashtirishdan ko’ra muhimroq bo’lishi mumkin.

PCB ishlab chiqarishda simlar bilan bog’liq xususiyatlar

Odatda, simlar bilan bog’liq quyidagi texnik xususiyatlar yalang’och PCBS ishlab chiqarish narxini oshirishni boshlaydi.

PCBga nisbatan qattiqroq bardoshlik va PCBSni ishlab chiqarish, tekshirish yoki sinovdan o’tkazish uchun yuqori darajadagi uskunalar tufayli xarajatlar ancha yuqori bo’ladi:

L iz kengligi 5 millimetrdan kam (0.005 dyuym)

L Izlar oralig’i 5 mildan kam

L Diametri 8 millimetrdan kam bo’lgan teshiklar orqali

L Iz qalinligi 1 untsiyadan kam yoki teng (1.4 milga teng)

L Differentsial juftlik va boshqariladigan uzunlik yoki simli impedans

PCB oralig’ini birlashtiradigan yuqori zichlikdagi dizaynlar, masalan, juda nozik masofali BGA yoki yuqori signalli parallel avtobuslar, chiziq kengligi 2.5 millimetrni, shuningdek diametri 6 milgacha bo’lgan maxsus teshik teshiklarini talab qilishi mumkin. mikroto’lqinli teshiklarni lazer bilan burg’ilagan. Aksincha, ba’zi yuqori quvvatli konstruktsiyalar uchun juda katta simlar yoki samolyotlar kerak bo’ladi, ular butun qatlamlarni iste’mol qiladi va standartdan ko’ra qalinroq untsiya quyadi. Kosmik cheklangan dasturlarda bir necha qatlamlarni o’z ichiga olgan juda nozik plastinkalar va cheklangan mis quyish qalinligi yarim untsiya (qalinligi 0.7 milya) bo’lishi mumkin.

Boshqa hollarda, bir periferiyadan ikkinchisiga yuqori tezlikdagi aloqa uchun dizaynlar aks ettirish va induktiv ulanishni minimallashtirish uchun nazorat qilinadigan empedans va o’ziga xos kenglikdagi simlar va bir-birining orasidagi masofani talab qilishi mumkin. Yoki dizayn avtobusdagi boshqa tegishli signallarga mos kelishi uchun ma’lum uzunlik talab qilinishi mumkin. Yuqori kuchlanishli ilovalar, xavfsizlik oldini olish uchun ikkita ochiq differentsial signal orasidagi masofani minimallashtirish kabi ba’zi xavfsizlik xususiyatlarini talab qiladi. Xususiyatlar yoki xususiyatlardan qat’i nazar, ta’riflarni kuzatish juda muhim, shuning uchun keling, turli xil ilovalarni o’rganamiz.

Har xil simlarning kengligi va qalinligi

PCBS odatda turli xil chiziq kengliklarini o’z ichiga oladi, chunki ular signal talablariga bog’liq (1 -rasmga qarang). Ko’rsatilgan nozik izlar umumiy maqsadli TTL (tranzistor-tranzistorli mantiq) signallari uchun mo’ljallangan va yuqori tok yoki shovqinlardan himoya qilish uchun maxsus talablarga ega emas.

Bu bortdagi eng keng tarqalgan simlar bo’ladi.

Qalinroq simi joriy yuk ko’tarish qobiliyati uchun optimallashtirilgan va uni yuqori quvvat talab qiladigan periferiya qurilmalari yoki quvvat bilan bog’liq funktsiyalarda ishlatish mumkin, masalan, fanatlar, motorlar va quyi darajadagi komponentlarga muntazam quvvat uzatish. Rasmning chap yuqori qismida hatto 90 ω empedans talablariga javob beradigan ma’lum masofa va kenglikni belgilaydigan differentsial signal (USB yuqori tezlik) ko’rsatilgan. 2 -rasmda oltita qatlamdan iborat va zichroq simi kerak bo’lgan BGA (to’p panjarali massiv) yig’ilishini talab qiladigan biroz zichroq elektron karta ko’rsatilgan.

PCB chizig’ining kengligini qanday hisoblash mumkin?

Keling, quvvat komponentidan tokni periferik qurilmaga o’tkazadigan quvvat signali uchun ma’lum bir iz kengligini hisoblash jarayoniga o’tamiz. Ushbu misolda biz shahar motorining quvvat yo’lining minimal chiziq kengligini hisoblaymiz. Quvvat yo’li sigortadan boshlanadi, H-ko’prigidan o’tadi (shahar dvigatelining o’rashlari orqali quvvat uzatilishini boshqarish uchun ishlatiladigan komponent) va dvigatelning ulagichida tugaydi. O’rtacha doimiy dvigatel uchun zarur bo’lgan maksimal doimiy oqim taxminan 2 amperni tashkil qiladi.

Endi PCB simlari qarshilik vazifasini bajaradi va simlar qanchalik uzun va tor bo’lsa, shuncha ko’p qarshilik qo’shiladi. Agar simlar to’g’ri aniqlanmagan bo’lsa, yuqori oqim simlarga zarar etkazishi va/yoki dvigatelda kuchlanishning keskin pasayishiga olib kelishi mumkin (natijada tezlik pasayadi). 21 -rasmda ko’rsatilgan NetC2_3 taxminan 0.8 dyuym uzunlikda va maksimal 2 amperlik oqimga ega bo’lishi kerak. Agar biz oddiy ish paytida 1 untsiya mis quyish va xona harorati kabi ba’zi umumiy shartlarni nazarda tutsak, biz chiziqning minimal kengligi va shu kenglikdagi kutilayotgan bosim tushishini hisoblashimiz kerak.

PCB simlarining qarshiligini qanday hisoblash mumkin?

Izlanish maydoni uchun quyidagi tenglama ishlatiladi:

Maydoni [Mils ²] = (joriy [Amps] / (K * (Temp_Rise [° C]) ^ b)) ^ (1 / C), bu IPC tashqi qatlami (yoki yuqori / past) mezoniga mos keladi, k = 0.048, b = 0.44, C = 0.725. E’tibor bering, biz kiritadigan yagona o’zgaruvchi joriy.

Quyidagi tenglamada bu hududdan foydalanish bizga kerakli kenglikni beradi, bu bizga potentsial muammosiz tokni o’tkazish uchun zarur bo’lgan chiziq kengligini bildiradi:

Kenglik [Mils] = maydon [Mils ^ 2] / (qalinligi [oz] * 1.378 [mils / oz]), bu erda 1.378 standart 1 oz quyish qalinligi bilan bog’liq.

Yuqoridagi hisob -kitobga 2 amperlik tokni kiritib, biz kamida 30 mil simga ega bo’lamiz.

Lekin bu bizga kuchlanish pasayishi nima bo’lishini aytmaydi. Bu ko’proq bog’liq, chunki u simning qarshiligini hisoblashi kerak, buni 4 -rasmda ko’rsatilgan formulaga muvofiq bajarish mumkin.

Bu formulada ρ = misning qarshiligi, a = misning harorat koeffitsienti, T = iz qalinligi, V = iz kengligi, L = iz uzunligi, T = harorat. Agar barcha tegishli qiymatlar eni 0.8 milya bo’lgan 30 dyuymga kiritilsa, biz simlarning qarshiligi taxminan 0.03 ga tengligini aniqlaymiz. Va u taxminan 26mV kuchlanishni pasaytiradi, bu dastur uchun juda mos keladi. Bu qadriyatlarga nima ta’sir qilishini bilish foydalidir.

PCB kabel oralig’i va uzunligi

Aloqa tezligi yuqori bo’lgan raqamli dizaynlar uchun kesishish, ulash va aks ettirishni kamaytirish uchun ma’lum masofalar va sozlangan uzunliklar talab qilinishi mumkin. Shu maqsadda, ba’zi umumiy ilovalar USB-ga asoslangan ketma-ket differentsial signallar va RAMga asoslangan parallel differentsial signallardir. Odatda, USB 2.0 480Mbit/s (USB yuqori tezlik klassi) yoki undan yuqori tezlikda differentsial yo’naltirishni talab qiladi. Bu qisman, chunki yuqori tezlikdagi USB odatda ancha past kuchlanish va farqlarda ishlaydi va umumiy signal darajasini fon shovqiniga yaqinlashtiradi.

Yuqori tezlikdagi USB kabellarini yo’naltirishda uchta muhim narsani e’tiborga olish kerak: simlar kengligi, simlar oralig’i va kabel uzunligi.

Bularning barchasi muhim, lekin uchtasi uchun eng muhimi, ikkita chiziqning uzunligi iloji boricha mos kelishiga ishonch hosil qilishdir. Umumiy qoida sifatida, agar kabellar uzunligi bir-biridan 50 milya (yuqori tezlikdagi USB uchun) farq qilmasa, bu aks ettirish xavfini sezilarli darajada oshiradi, bu esa yomon aloqaga olib kelishi mumkin. 90 ohmlik mos keladigan impedans – bu differentsial juftlik simlarining umumiy tavsifi. Ushbu maqsadga erishish uchun marshrutni kenglik va oraliqda optimallashtirish kerak.

5-rasmda 12 mil oralig’ida 15 millimetrli keng simli yuqori tezlikdagi USB interfeyslarini ulash uchun differentsial juftlik misoli ko’rsatilgan.

Parallel interfeyslarni o’z ichiga olgan xotiraga asoslangan komponentlar uchun interfeyslar (masalan, DDR3-SDRAM) sim uzunligi bo’yicha ancha cheklangan bo’ladi. PCB dizayn dasturlarining ko’pchiligi parallel avtobusdagi barcha tegishli signallarga mos keladigan chiziq uzunligini optimallashtiradigan uzunlikni sozlash qobiliyatiga ega bo’ladi. 6 -rasmda uzunlikni sozlash simlari bilan DDR3 sxemasining namunasi ko’rsatilgan.

Erni to’ldirish izlari va tekisliklari

Shovqin sezgir komponentlarga ega bo’lgan ba’zi ilovalar, masalan simsiz chiplar yoki antennalar, biroz qo’shimcha himoyani talab qilishi mumkin. O’rnatilgan teshiklari bo’lgan simlar va samolyotlarni loyihalash, yaqin atrofdagi simlar yoki samolyot yig’ish va taxtaning chetiga o’tadigan signallarni ulashni kamaytirishga yordam beradi.

7-rasmda Bluetooth modulining namunasi ko’rsatilgan, uning antennasi (ekran orqali “ANT” belgisi bosilgan) er osti qatlamiga ulangan teshiklari bo’lgan qalin chiziq tashqarisida. Bu antennani boshqa bort sxemalari va samolyotlardan ajratishga yordam beradi.

Erdan o’tishning bu muqobil usuli (bu holda ko’pburchak tekislik) taxtaning sxemasini tashqi simsiz signallardan himoya qilish uchun ishlatilishi mumkin. 8-rasmda taxtaning periferiyasi bo’ylab erga o’rnatilgan teshikli tekislikka ega shovqin sezgir PCB ko’rsatilgan.

PCB simlarini ulashning eng yaxshi usullari

PCB maydonining simli ulanish xususiyatlarini ko’plab omillar belgilaydi, shuning uchun keyingi tenglikni ulashda eng yaxshi amaliyotlarga amal qiling, shunda siz tenglikni ishlab chiqarish quvvati, elektron zichligi va umumiy ishlashi o’rtasida muvozanatni topasiz.