快速估算電路板走線(xiàn)或者平面的電阻值的方法(二)
一個(gè)更復(fù)雜的例子我們用一個(gè)較為復(fù)雜的例子來(lái)說(shuō)明如何使用這種技術(shù)。圖6a為一個(gè)較復(fù)雜的形狀,計(jì)算它的電阻需要費(fèi)點(diǎn)工夫。這個(gè)例子里,我們假設(shè)條件是25℃下銅箔重量為1oz.,電流方向是沿走線(xiàn)的整個(gè)長(zhǎng)度,從A點(diǎn)到B點(diǎn)。A端和B端都放有連接器。采用前述的相同技術(shù),我們可把復(fù)雜形狀分解為一系列方塊,如圖6b所示。這些方塊可以是任何適宜的尺寸,可用不同尺寸的方塊來(lái)填充整個(gè)感興趣的區(qū)域。只要我們有一個(gè)正方塊,并知道銅走線(xiàn)的重量,就能知道電阻值。我們共有六個(gè)完全正方塊,兩個(gè)包括連接器的正方塊,還有三個(gè)拐角方塊。由于1oz.銅箔的電阻為0.5mΩ/方塊,并且電流線(xiàn)性地流過(guò)六個(gè)全方塊,這些方塊的總電阻為:6×0.5mΩ=3mΩ。然后,我們要加上兩個(gè)有連接器的方塊,每個(gè)按0.14個(gè)方塊計(jì)算(圖5c)。因此,兩個(gè)連接器算0.28個(gè)方塊(2×0.14)。對(duì)于1oz.銅箔,這增加了0.14mΩ的電阻(0.28×0.5mΩ=0.14mΩ)。最后,加上三個(gè)拐角方塊。每個(gè)按0.56個(gè)方塊計(jì)算,總共為3×0.56×0.5mΩ=0.84mΩ。因此,從A到B的總電阻為3.98mΩ(3mΩ+0.14mΩ+0.84mΩ)。總結(jié)如下:●六個(gè)為1的全正方形=6個(gè)等效方塊;兩個(gè)為0.14的連接器方塊=0.28個(gè)等效方塊;三個(gè)為0.56的角方塊=1.68個(gè)等效方塊●總等效方塊數(shù)=7.96個(gè)等效方塊●電阻(A到B)=7.96個(gè)方塊的電阻,因每方塊為0.5mΩ,于是總電阻=3.98mΩ這一技術(shù)可以方便地應(yīng)用至復(fù)雜的幾何形狀。一旦知道了某根走線(xiàn)的電阻值,想算其它量(如電壓降或功耗等)就很簡(jiǎn)單了。過(guò)孔怎么算?印刷通常都不限于單層,而是以不同層的方式堆疊起來(lái)。過(guò)孔用于不同層之間的走線(xiàn)連接。每個(gè)過(guò)孔的電阻有限,在走線(xiàn)總電阻計(jì)算時(shí)必須將過(guò)孔的電阻考慮在內(nèi)。一般而言,當(dāng)過(guò)孔連接兩根走線(xiàn)(或平面)時(shí),它就構(gòu)成了一個(gè)串聯(lián)電阻元件。經(jīng)常采用多個(gè)并聯(lián)過(guò)孔的方法,以降低有效電阻。過(guò)孔電阻的計(jì)算基于圖7所示的簡(jiǎn)化過(guò)孔幾何形狀。沿著過(guò)孔長(zhǎng)度(L)方向的電流(如箭頭所指)穿過(guò)一個(gè)截面積區(qū)域(A)。厚度(t)取決于過(guò)孔內(nèi)壁電鍍的銅層厚度。經(jīng)過(guò)一些簡(jiǎn)單的代數(shù)變換,過(guò)孔電阻可表示為R=ρL/[π(Dt-t2)],其中,ρ是鍍銅的電阻率(25℃下為2.36μΩ/in.)。注意,鍍銅的電阻率遠(yuǎn)高于純銅的電阻率。我們假設(shè),過(guò)孔中鍍層的厚度t一般為1mil,它與的銅箔重量無(wú)關(guān)。對(duì)于一個(gè)10層板,層厚為3.5mil,銅重量為2oz.時(shí),L大約為63mil?;谏鲜黾僭O(shè),表3給出了常見(jiàn)過(guò)孔尺寸及其電阻。我們可以針對(duì)自身特殊的板厚,調(diào)整這些數(shù)值的高低。另外,網(wǎng)上也有許多免費(fèi)易用的過(guò)孔計(jì)算程序。以上就是一種估算印刷走線(xiàn)或平面直流電阻的簡(jiǎn)單方法。復(fù)雜的幾何形狀可以分解成多個(gè)不同尺寸的銅方塊,以近似于整個(gè)銅箔區(qū)。一旦確定了銅箔的重量,則任何尺寸方塊的電阻值就都是已知量了。這樣,估算過(guò)程就簡(jiǎn)化為單純的銅方塊數(shù)量統(tǒng)計(jì)。