PCB技術 - PCBボード配線の抵抗値の高速推定

私たちは通常、ワイヤの抵抗や飛行機の抵抗を速く見積もる必要がある プリント回路基板, 退屈な計算ではなく. 利用可能ですが プリント回路基板 配線抵抗を計算できるレイアウトと信号完全性計算プログラム, デザインプロセスにおいて、高速かつラフな推定方法を採用することを望む.

「ブロック統計」と呼ばれる簡単な方法があります。この方法では、任意の形状の抵抗値（約10 %）を数秒で推定することができる。このメソッドをマスターすると、推定されるPCB領域はいくつかのブロックに分割できます。全ブロック数をカウントした後、配線又は平面全体の抵抗値を推定することができる。

基本概念

ブロック統計の重要な概念は、正方形のプリント回路基板の任意のサイズ（厚さで決まる）の抵抗値が他のサイズブロックと同じであることである。正のブロックの抵抗値は、導電性材料の抵抗率とその厚さに依存する。この概念は、あらゆる種類の導電性材料に適用することができる。表1は、いくつかの一般的な半導体材料及びそれらのバルク抵抗率を示す。

For プリント回路基板, 重要な材料は銅, ほとんどの回路基板の原料です.

図1の銅ブロックから始めましょう。銅ブロックの長さはL、幅はL（正方形）、厚さはT、電流が通る銅箔の断面積はAである。摂氏25度で。

ただし、その区間Aは長さLと厚さT（A＝LT）の積である。分母のLと分子内のLは互いに反発して、R＝1・5・・・Tしか残っていないので、銅ブロックの抵抗はブロックの大きさとは関係ない。任意のサイズの銅ブロックの抵抗値を知っていて、ルート全体を分解して複数のブロックに見積もることができれば、ワイヤーの全抵抗を得るために、ブロック数を追加することができます。

実現

この技術を実現するためには，プリント基板トレース上のブロックの抵抗値と銅箔の厚さとの間の関数関係を与える表が必要である。銅箔の厚さは、一般に銅箔の重量で規定される。例えば、1オンスの銅は1平方フィート当たり1オンスを意味する。

表2は、一般的な銅箔の重量と25度、100℃での抵抗率を示す。材料は正の温度係数を有するので、銅抵抗は温度の上昇とともに増加する。例えば、我々は、0.5オンスの正方形の銅箔の抵抗が、ブロックの大きさに依存しない約1 mΩであることを知っている。測定すべきプリント配線板配線をいくつかの仮想ブロックに分解し，これらをブロック化して配線抵抗を得ることができる。

簡単な例を挙げましょう。図2は、幅が1インチ、長さが12インチの25℃で約0.5オンスの重量を有する長方形銅線を示す。我々は、それぞれの長さが1インチの正方形のシリーズにルーティングを分解することができます。したがって、合計12の正方形があります。表2によれば、各0.5 Ozの抵抗値に従っている。重銅箔ブロックは1 m .今では12個のブロックがあるので，配線の全抵抗は12 m−□である。

方法は？

理解を容易にするために、前の記事は非常に簡単な例で、複雑な点の状況を見てみましょう。

まず、前の例では、正方形の片側に沿って直線状に電流が流れ、一端から他方（図に示すように）に流れると仮定した。しかし、電流が直角に曲がっている場合（図3 bの正方形の場合）、状況はいくぶん異なる。

前の例では、電流が正方形の一方の側に沿って直線で流れていると仮定する。電流が直角曲げ（図3 bの直角直角のような）を取ることになっているならば、我々はブロックの左下の部分の現在のパスが右上部分のそれより短いとわかります。電流が角を通るとき、電流密度は高く、角の正方形の抵抗が0.56の正方形として計算できることを意味する。

現在、我々は正方形の左下部分の現在のパスが右上部分のそれより短いとわかります。その結果、抵抗が低い左下の領域に電流が群がってしまう。したがって、この領域の電流密度は、右上領域の電流密度よりも高くなる。矢印の間隔は電流密度の差を示す。その結果、コーナースクエアの抵抗は0.56

同様に, 我々は、はんだ付けされたコネクタに修正を加えることができる PCBボード. ヒア, コネクタ抵抗は銅箔抵抗に比べて無視できると仮定する.

コネクタが評価される銅箔領域の大部分を占める場合、それに応じてその面積の抵抗を低減する必要があることがわかる。図5は、3端子コネクタの構造と等価ブロックの計算を示す。遮光された領域は銅箔領域のコネクタピンを示す。