Дизайн PCB - как оценить резисторы для устройства PCB проводов

We usually need to quickly estimate the resistance of a single line or plane on a printed circuit board, rather than making tedious calculations. Несмотря на то, что схема печатной платы и расчет полноты сигнала, могут быть использованы для вычисления сопротивления выходной линии, there are times when we want to make quick and rough estimates in the design process.

простой метод называется "количество кубиков" при таком методе любое геометрическое сопротивление может быть оценено в течение нескольких секунд (около 10%). после того как такой метод будет использован, можно будет рассчитать площадь PCB на квадраты, а сопротивление всей линии или плоскости может быть оценено путем вычисления количества квадратов.

основное понятие

ключевая концепция квадратичной статистики заключается в том, что любая печатная квадратная плата размером (определяемая толщиной) будет иметь такое же сопротивление, как и любой другой размер квадрата. величина сопротивления в квадрате зависит только от удельного сопротивления электропроводного материала и его толщины. Эта концепция может применяться к любому виду электропроводного материала. В таблице 1 показаны типичные удельные сопротивления полупроводниковых материалов и их тел.

для печатных плат важным материалом является медь, которая является сырьем для большинства плат (Примечание: алюминий используется для металлизации кристаллов в интегральных схемах, то же самое правило применяется к алюминию)

Начнем с квадрата меди на рисунке 1. длина медного блока L, ширина которого составляет L (так как он является квадратным), толщина T, проходящая через поле медной фольги площадь поперечного сечения является A. сопротивление медного блока можно просто выразить как R = трансвестит L / A, где трансвестит является удельным сопротивлением меди (это неотъемлемая особенность материала, 0,67 по Цельсию для передачи 2х2х2в).

Однако следует отметить, что сечение A представляет собой произведение длины L и толщины t (A = Lt). Поэтому сопротивление медного блока не имеет отношения к размерам блока, зависит только от степени сопротивления и толщины материала. если мы знаем сопротивление медной клетки любого размера и можем разделить всю линию на квадраты, то количество ячеек можно суммировать, чтобы получить общее сопротивление линии.

Осуществление

To implement this technique, Нам нужна только таблица, показывающая значение сопротивления и толщину медной фольги в квадрате линии PCB. толщина медной фольги обычно определяется весом медной фольги. For example, унция. Copper means 1oz. на квадратный фут.

В таблице 2 приводятся данные о весе четырех обычных медных фольг и их удельном сопротивлении при 25°C и 100°C. Учтите, что из - за положительного температурного коэффициента материала удельное сопротивление меди увеличивается с повышением температуры. например, теперь мы знаем, что сопротивление медной фольги в размере 0,5 унций составляет около 1 мегом, что не имеет отношения к размеру медной фольги. если мы можем разложить провода PCB, которые необходимо измерить, на виртуальные блоки, а затем сложить эти блоки, мы можем получить сопротивление проводов.

Давайте приведем простой пример. На диаграмме 2 показан прямоугольный медный провод весом около 0,5 унций. при температуре 25°C ширина провода составляет 1 дюйм, а длина - 12 дюймов. Мы можем разделить эту линию на ряд квадратов, каждая из которых имеет ширину в 1 дюйм. Итак, есть 12 пейджеров. Согласно таблице 2, сопротивление составляет 0,5 унций. вес плитки медной фольги составляет 1 м, теперь ее 12 шт, так что общее сопротивление провода - 12 м.

как обернуться?

Это очень простой пример, но давайте посмотрим на более сложные вещи.

First, запомнить в предыдущем примере, we assumed that the current flowed in a straight line along one side of the square, from one end to the other (see Figure 3A). However, if the current has to make a right Angle turn (the square right Angle in Figure 3B), дело обстоит иначе..

В первом случае мы исходим из того, что ток движется по прямоугольной стороне, с одной стороны, в другую и по прямой (см. диаграмму 3а). если электрический ток повернется вправо (прямоугольник на рис. 3В), то мы увидим, что путь к току ниже левой части квадрата, чем в правой. при прохождении электрического тока через угол плотность тока высока, что означает, что сопротивление квадратного угла может быть рассчитано только на 0,56 кв.

Теперь мы видим, что текущий путь ниже левой части квадрата меньше правой. Итак, cu

Rrent будет давить на нижнюю левую область с низким сопротивлением. Таким образом, плотность тока в этом районе будет выше, чем в правом верхнем углу. расстояние между стрелками показывает разницу в плотности тока. Таким образом, сопротивление квадратного угла равняется 0,56 квадратному (рис. 4).

Кроме того, мы можем внести некоторые изменения в соединитель, свариваемый на печатные платы. Здесь мы исходим из того, что сопротивление сцепления может быть ничтожным по сравнению с сопротивлением медной фольги.

We can see that if the connector occupies a large portion of the copper foil area to be evaluated, сопротивление в регионе должно соответственно снизиться. Figure 5 shows the three-terminal connector structure and its equivalent square calculation (reference 1). The shaded area indicates the connector pins in the copper foil area.

более сложный пример

здесь, we use a more complex example to illustrate how to use this technique. инжир. 6A is a more complex shape and it takes some work to calculate its resistance. в этом примере, Мы предполагаем, что медная фольга весит 1oz при 25°C, and that the current flows along the entire length of the line, от точки A до точки B. Connectors are placed on both A and B terminals. использовать ту же технологию, we can decompose a complex shape into a series of squares, Как показано на диаграмме 6b. квадрат может быть любой подходящий размер, Вы можете заполнить все интересующие области квадратами различного размера. As long as we have a square, Мы знаем вес медной проволоки, we know the resistance.

У нас есть шесть идеальных квадратов, два квадрата с соединителем и три угла. из - за сопротивления 1oz. Сплетница с медной фольгой 0.5m, это 137ed. / square, электрический ток линейно протекает через шесть square, общее сопротивление этих square: 6 x 0.5m Translation 137m = 3m Translation 137ed.

Затем мы добавим два квадратных квадрата с соединительным устройством, расчетные значения каждого квадрата равны 0,14 (рис. 5с). Таким образом, количество соединений составляет 0,28 квадратного (2 * 0,14). 1 унция. в медной фольге, которая добавляет 0.14m Сплетницу, 137ed ed ed. - * сопротивление. плюс три кубика. в расчете на 0,56 квадратного метра, общее число 3 * 0,56 * 0,5м. Таким образом, общее сопротивление от а до в 3.98m. - - * 137ed. *

некоторые друзья скажут: как может быть такая странная форма провода PCB? однако обычно нужно рассчитать сопротивление проводов, чтобы сигнал питания, который иногда достигается, покрывая медь, формировался в неправильной форме.

Ниже приводится резюме:

. шесть 1 полный квадрат = 6 эквивалентных квадратов; соединительный блок из двух 0.14 =0.28 эквивалентных блоков; треугольник 0.56 =1.68 эквивалентных квадратов

эквивалентное количество ячеек = 7,96

. Resistance (A to B)=7.96 кв., Потому что каждый квадрат 0.5m ω, общее сопротивление = 3.98m ω this technique can be easily applied to complex geometry. как только вы узнаете сопротивление конкретной проводки, it is easy to calculate other things, например, падение напряжения или мощность.

Как вычислить эту дыру?

печатные платы обычно складываются на разных уровнях, а не на одном. сквозное отверстие используется для соединения проводов между различными слоями. сопротивление каждой дыре ограничено. Поэтому при подсчете общего сопротивления кабеля необходимо учитывать сопротивление каждого отверстия. обычно, когда два провода (или плоскости) соединяются через отверстие, он образует последовательный элемент сопротивления. несколько параллельных пробивок обычно используются для снижения эффективного сопротивления. вычислить сопротивление прохода по геометрии упрощенного проходного отверстия, показанной на рис. 7. текущий (как показано стрелкой) по длине отверстия (l) через площадь поперечного сечения (A). толщина (t) зависит от толщины гальванизированного медного покрытия внутренней стенки отверстия.

В результате некоторых простых алгебраических преобразований сопротивление отверстия может быть обозначено как р = трансвестит L / [Translation (dt - T2)], где трансмиссионер является удельным сопротивлением омеднению (2,36% при 25°C). обратите внимание, что удельное сопротивление омеднению гораздо выше, чем чистая медь. Мы предполагаем, что толщина покрытия в отверстии t обычно составляет 1 мил, что не имеет отношения к весу медной фольги на платы. для 10 пластин толщиной 3,5 мм и весом меди в 2 унции. Я около 63 миллионов.

Исходя из этих предположений, в таблице 3 приводятся общие размеры отверстий и сопротивление. Мы можем изменить эти значения по толщине листа. в сети также имеется множество удобных в пользовании программ вычисления сквозных отверстий.

Это простой метод оценки резисторов PCB или плоского постоянного тока. сложная геометрическая структура может быть разложена на на несколько квадратов меди различных размеров, приближенных ко всей площади медной фольги. После определения веса медной фольги любое квадратное сопротивление будет известно. Таким образом, процесс оценки упрощается как простой квадратный счет меди.