Расчет элементов проводящего рисунка ПП

Расчет элементов проводящего рисунка ПП

При разработке конструкции печатных плат (ПП) должны учитываться размеры элементов проводящего рисунка (длина, ширина, толщина проводников, размеры контактных площадок и пр.), и их взаимное расположение (например, расстояние между ними), так как они связаны с электрическими параметрами электрической принципиальной схемы (током, напряжением, частотой и др.), а также с электрическими параметрами ПП. К таким параметрам относятся: сопротивление проводников, допустимая токовая нагрузка, электрическая прочность, сопротивление изоляции, электрическая емкость, помехозащищенность и др. [2]

От ширины проводников и расстояния между ними зависит погонная емкость, возникающая между параллельными проводниками и вызывающая паразитные связи (чем больше ширина проводника, тем больше емкость).

От ширины проводников (сечения) зависят нагрузочная способность по току и сопротивление проводников.

От расстояния между проводниками зависит электрическая прочность изоляции.

От соотношения ширины проводников и толщины ПП зависят емкость, волновое сопротивление (чем больше это соотношение, тем больше емкость и волновое сопротивление), а также эффективная диэлектрическая проницаемость материала основания ПП для проводников, лежащих на поверхности ПП.

Существует однако ряд ограничений на размеры и расположение элементов печатного монтажа, связанных с технологическими особенностями производства, поэтому прежде чем приступить к проектированию ПП, необходимо провести конструктивно-технологический расчет ПП по постоянному току (для цепей питания и земли), по переменному току (для сигнальных цепей) с учетом производственных погрешностей элементов печатного монтажа, фотошаблонов, операций экспонирования, сверления и других операций по ГОСТ 23751—86 и РД-50-708—91.

Результаты расчетов приведенных ниже элементов печатного монтажа (расстояний между ними, размеров контактных площадок, монтажных и переходных отверстий и др.) используются в системах автоматизированного проектирования (САПР) ПП при автоматической трассировке соединений ПП при редактировании правил прокладки трасс, параметров описания контактных площадок, создании библиотеки контактных площадок, для заполнения апертурных слоев контактных площадок для установления соответствия типа апертуры номеру диафрагмы фотопостроителя для засветки на фотошаблоне изображения контактной площадки соответствующего размера и т. д.

Поэтому необходимо выполнить следующие расчеты [3]:

1) диаметров d монтажных отверстий;

2) расстояния Q₁ от края ПП до элементов печатного рисунка;

3) расстояния Q₂ от края паза, выреза, неметаллизированного отверстия до элементов печатного рисунка;

4) ширины t печатных проводников;

5) диаметра D контактных площадок;

6) расстояния между элементами проводящего рисунка:

а) расстояния S между соседними элементами проводящего рисунка;

б) наименьшее номинальное расстояние L_НОМ между центрами двух неметаллизированных отверстий;

в) наименьшего номинального расстояния для размещения двух контактных площадок номинального диаметра в узком месте;

г) наименьшего номинального расстояния для размещения печатного проводника номинальной ширины между двумя контактными площадками в узком месте;

д) наименьшего номинального расстояния l для прокладки п-го количества проводников между двумя отверстиями с контактными площадками диаметром D₁ и D₂.

Приложения для автоматического расчета

Проверить правильность расчетов помогут различные сайты и программы. Например, простейший расчет ширины дорожки печатной платы можно провести на сайте [4].

Программу для Windows - Saturn PCB Design Toolkit можно скачать здесь [5]. Она англоязычная, но настоящему студенту старших курсов Омавиат это не является особой помехой!

Доступны также и приложения для Andoid, например, ElectroDroid [6].

Расчет элементов проводящего рисунка ПП

При разработке конструкции печатных плат (ПП) должны учитываться размеры элементов проводящего рисунка (длина, ширина, толщина проводников, размеры контактных площадок и пр.), и их взаимное расположение (например, расстояние между ними), так как они связаны с электрическими параметрами электрической принципиальной схемы (током, напряжением, частотой и др.), а также с электрическими параметрами ПП. К таким параметрам относятся: сопротивление проводников, допустимая токовая нагрузка, электрическая прочность, сопротивление изоляции, электрическая емкость, помехозащищенность и др. [2]

От ширины проводников и расстояния между ними зависит погонная емкость, возникающая между параллельными проводниками и вызывающая паразитные связи (чем больше ширина проводника, тем больше емкость).

От ширины проводников (сечения) зависят нагрузочная способность по току и сопротивление проводников.

От расстояния между проводниками зависит электрическая прочность изоляции.

От соотношения ширины проводников и толщины ПП зависят емкость, волновое сопротивление (чем больше это соотношение, тем больше емкость и волновое сопротивление), а также эффективная диэлектрическая проницаемость материала основания ПП для проводников, лежащих на поверхности ПП.

Существует однако ряд ограничений на размеры и расположение элементов печатного монтажа, связанных с технологическими особенностями производства, поэтому прежде чем приступить к проектированию ПП, необходимо провести конструктивно-технологический расчет ПП по постоянному току (для цепей питания и земли), по переменному току (для сигнальных цепей) с учетом производственных погрешностей элементов печатного монтажа, фотошаблонов, операций экспонирования, сверления и других операций по ГОСТ 23751—86 и РД-50-708—91.

Результаты расчетов приведенных ниже элементов печатного монтажа (расстояний между ними, размеров контактных площадок, монтажных и переходных отверстий и др.) используются в системах автоматизированного проектирования (САПР) ПП при автоматической трассировке соединений ПП при редактировании правил прокладки трасс, параметров описания контактных площадок, создании библиотеки контактных площадок, для заполнения апертурных слоев контактных площадок для установления соответствия типа апертуры номеру диафрагмы фотопостроителя для засветки на фотошаблоне изображения контактной площадки соответствующего размера и т. д.

Поэтому необходимо выполнить следующие расчеты [3]:

1) диаметров d монтажных отверстий;

2) расстояния Q₁ от края ПП до элементов печатного рисунка;

3) расстояния Q₂ от края паза, выреза, неметаллизированного отверстия до элементов печатного рисунка;

4) ширины t печатных проводников;

5) диаметра D контактных площадок;

6) расстояния между элементами проводящего рисунка:

а) расстояния S между соседними элементами проводящего рисунка;

б) наименьшее номинальное расстояние L_НОМ между центрами двух неметаллизированных отверстий;

в) наименьшего номинального расстояния для размещения двух контактных площадок номинального диаметра в узком месте;

г) наименьшего номинального расстояния для размещения печатного проводника номинальной ширины между двумя контактными площадками в узком месте;

д) наименьшего номинального расстояния l для прокладки п-го количества проводников между двумя отверстиями с контактными площадками диаметром D₁ и D₂.