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This article will introduce the use of the relationship between the wire size and the size of the printed board connection line in the PCB design, as well as the functional relationship between the resistance and the size and temperature to calculate the resistance of the connection line.

Una grande quantità di informazioni sui parametri elettrici del filo (solitamente chiamato gauge del filo) relativi alla dimensione può essere ottenuta da varie pubblicazioni e manuali. Ma come utilizzare queste informazioni per analizzare i parametri della linea di connessione del circuito stampato è scarso. Quanto segue introdurrà la relazione tra la dimensione del filo e l'area del filo di collegamento e come utilizzare la funzione della resistenza del filo di collegamento e la dimensione e la temperatura.

Informazioni generali

American Wire Gauge (AWG) system was established by J.R. Marrone nel 1857, called Brown & Sharp (B&S) specification. Si può sapere dal processo di produzione del filo che il filo viene trafilato attraverso una serie di fori con diametri gradualmente decrescenti, and the specifications of the wire roughly reflect the number of steps required for drawing. Per esempio, a wire with a gauge of 24 is pulled 4 times more than a wire with a gauge of 20. Nella tabella sono elencate le specifiche attuali del filo e il loro diametro e area trasversale corrispondenti.

Non esiste una definizione specifica di questi passaggi in tutti i materiali, ma una cosa è coerente: specifica 0000 (4/0), il suo diametro è definito come 0,4600 pollici; Specificazione 36, il suo diametro è di 0,0050 pollici. Le dimensioni geometriche di altre specifiche sono tra due punti. Se queste dimensioni sono distribuite uniformemente, il rapporto tra i due diametri adiacenti può essere ottenuto con la seguente formula (nota: ci sono 39 livelli tra la dimensione 0000 e la dimensione 36).

Actually, il diametro di ogni specifica non è distribuito uniformemente. The ratio between any two adjacent diameters in the table is very similar to the calculation result of this formula, but after multiple levels, ci sarà una grande deviazione a causa dell'accumulo di errori, so the calculated value using the above formula is an approximate value rather than an actual value .

Calculation equation

In the graph of diameter, common logarithm of diameter and wire gauge, it can be seen that the diameter growth has a certain rule, and the curve of logarithm of wire diameter and wire gauge is almost a straight line. The equation of this curve is: Specification = -9.6954-19.8578*Log10(d), dove d è il diametro del filo in pollici.

La sezione trasversale della linea di collegamento del circuito stampato è rettangolare invece che circolare. Pertanto, l'equazione che può definire l'area della sezione trasversale come variabile è la seguente: Specificazione = 1,08 0,10*Log10 (l/a), dove a è l'area della sezione trasversale e l'unità è di pollici quadrati.

Quando l'area della sezione trasversale del filo è nota, the equivalent wire size can be calculated by the above formula. Al contrario, when the wire size is known, l'area della sezione trasversale del cavo di collegamento può essere calcolata con la seguente formula: Area = l/(10(10*specification-10.8))

Resistenza del filo

Some parameter values of related specifications are often provided in the wire specification table. Attraverso questi valori di parametro, the resistance of a certain length of wire can be estimated. Il calcolo della resistenza del filo di collegamento è leggermente più complicato del calcolo della resistenza del filo. Every metal has a resistivity (sometimes called characteristic resistance). Il rapporto tra resistività, wire length, cross-sectional area and resistance is: R=ρ*l/a

where R is the resistance in ohms, l is the length of the wire, e a è l'area della sezione trasversale. The units of resistivity are represented by ohms and length units. La resistività del rame puro è solitamente: ρ=1.724 (microohm-cm) or ρ=0.6788 (microohm-cm)

Utilizzare questo parametro per calcolare la resistenza di qualsiasi filo di collegamento in rame, cioè dividere la resistività per l'area della sezione trasversale del filo di collegamento e moltiplicarla per la lunghezza del filo di collegamento. Ma va notato che la resistività cambia con la temperatura, e la resistività solitamente data è la resistività a 20°C. Pertanto, il valore di resistenza calcolato utilizzando la resistività è la resistenza ad una temperatura ambiente di 20°C.

The resistance of the connecting wire increases with temperature. Un parametro chiamato "coefficiente di resistenza della temperatura" può indicare l'entità di questo cambiamento. The influence of this parameter on the resistance can be calculated with the following formula: R2/R1 = 1 0.00393*(T2 -T1)

where R1 and T1 are the reference resistance and reference temperature (unit: °C). T2 è la nuova temperatura e R2 è la resistenza alla nuova temperatura.

Solder layer

Finally, Analizziamo il cambiamento dello strato di saldatura alla resistenza del filo di collegamento. The resistance of any conductor is a function of its resistivity, e il filo di collegamento e lo strato di saldatura possono essere considerati conduttori paralleli nell'analisi. Assuming that the solder layer and the connecting wire have the same width and length, solo lo spessore del filo di collegamento e dello strato di saldatura devono essere considerati.

The electrical resistivity of copper is 1.724 microohm-cm, mentre la resistività elettrica dello stagno è 11.5 microohm-cm, che è 6.7 times higher than copper. La resistività elettrica del piombo è 22 microohm-cm, which is about 13 times higher than copper. Pertanto, according to the content ratio of tin and lead in the solder, la resistività dello strato di saldatura è circa 10 volte superiore a quella del filo di collegamento di rame dello stesso spessore.

Since the size of the shunt between the conductors is inversely proportional to the resistance, about 90% of the current flows through the copper wire under the same thickness of the copper wire and the solder layer (the remaining current passes through the solder layer). Therefore, L'influenza dello strato di saldatura sulla resistenza e la caduta di tensione del cavo di collegamento può essere solitamente ignorata durante la misurazione imprecisa.

The above is the introduction to the calculation of the circuit resistance of the printed board.Ipcb is also provided to PCB manufacturers and PCB manufacturing technology