Падение напряжения на печатных проводниках
Расчет электрических параметров ПП
Задачи конструирования печатных плат
При разработке конструкции печатных плат решаются следующие задачи:
1) схемотехнические - трассировка печатных проводников, минимизация количества слоев и т.д.;
2) радиотехнические - расчет паразитных наводок, параметров линий связи и т.д.;
3) теплотехнические - температурный режим работы печатной платы, теплоотвод и т.д.;
4) конструктивные - размещение элементов на печатной плате, контактирование и т.д.;
5) технологические - выбор меда изготовления, защита и т.д.
Все эти задачи взаимосвязаны между собой. Например, от метода изготовления зависят точность размеров проводников и их электрические характеристики, а от расположения печатных проводников - степень влияния их друг на друга и т.д.
Печатные проводники проходят на достаточно близком расстоянии друг от друга и имеют относительно малые линейные размеры сечения. С увеличением быстродействия ЭВМ все большее значение приобретают вопросы учета параметров проводников и высокочастотных связей между ними.
Рассмотрим определение основных характеристик печатных проводников.
Сопротивление проводника. Сопротивление проводника определяется выражением
R=ρl/(bt),
где ρ - удельное объемное электрическое сопротивление проводника; l - длина проводника; b - ширина проводника; t - толщина проводника. Величина ρ различается для проводников, изготовленных различными методами. Так, для медных проводников, полученных электрохимическим осаждением, ρ равно 0,02-0,03 мкОм/м, а для медных проводников, полученных методом химического травления ρ равно примерно 0,0175 мкОм/м.
Постоянный ток в проводниках. Величина тока в печатных проводниках определяется, в первую очередь, ограничением на максимально допустимую плотность тока для конкретного материала γ. Для медных проводников, полученных электрохимическим осаждением γ равна около 20 А/мм2, и около 30 А/мм2 для проводников, полученных методом химического травления фольги.
Допустимый ток в печатных проводниках определяется как
I = 10-3 γbt,
а ширина должна отвечать следующему условию:
b ≥ 103 I/(γt)
Падение напряжения на печатных проводниках определяется как:
ΔU = ρ[l/(bt)]
В отличие от постоянного тока распределение переменного тока в печатных проводниках происходит неравномерно. Это обусловлено наличием поверхностного эффекта, возникающего при протекании по проводнику высокочастотного переменного тока. При этом внутри проводника образуется магнитное поле, приводящее к возникновению индукционного тока, взаимодействующего с основным. Вследствие этого происходит перераспределение тока по сечению проводника, и в результате его плотность в периферийных областях сечения возрастает, а ближе к центру уменьшается. На высоких частотах ток во внутренних слоях проводника уменьшается практически до нуля.