Vybrané vlastnosti DPS

Vybrané vlastnosti DPS
PCB = Printed Circuit Board
DPS = Deska Plošných Spojů
 Izolační vzdálenosti
 Proudové zatížení
 Parazitní indukčnost
 Parazitní odpor
 Impedance
 Zpoždění šíření signálu
IZOLAČNÍ VZDÁLENOSTI
NA PLOŠNÝCH SPOJÍCH
Upraveno normami pro jednotlivé typy přístrojů
ČSN EN 60950 (36 9060) - Bezpečnost zařízení informační techniky
včetně elektrických kancelářských zařízení
ČSN EN 61010-1 (35 6502) - Bezpečnostní požadavky na elektrická
měřící, řídící a laboratorní zařízení
Minimální vzdálenosti pro desky s plošnými spoji
s povlakem (ČSN EN 60950)
zesílená
funkční, základní, přídavná
Základní izolace - funkční účely
= návrh většiny běžných spojů.
4
Izolační vzdálenost [mm]
3,5
Přídavná izolace
- přidaná k základní izolaci
= ochrana před úrazem
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
200
400
600
Max. pracovní napětí Vef nebo Vss [V]
800
1000
Zesílená izolace
- ochrana před úrazem
= základní plus přídavná izolace
pro návrh spojů - dotyk člověka
(konektor, potenciometr,
tlačítko, přepínač...)
Proudové zatížení DPS – trvalé
Proudové zatížení DPS – jednorázové
Parazitní indukčnost na DPS
≈ 10nH/cm
1mm spoje, 1A, 1ns:
Parazitní indukčnost na DPS
≈ 10nH/cm
Příklad pro 1 hradlo HCMOS SOIC14
a 1mm spoje ke kondenzátoru:
0,5mm
1mm
L:
di:
dt:
0,5mm
2mm
2mm
VCHIP = VCC – UL
6mm x 1nH
10mA
1/3 tf ≈ 1ns
Parazitní odpor vodiče na DPS
Odpor vodiče
R
l
 
S


l
 
t  w
 
Odpor plochy mezi dvěma vodiči
R
• měď
• cín
• stříbro
• zlato


 t
ρCu=17,8.10–9
ρSn=170.10–9
ρAg=16.10–9
ρAu=24.10–9
 d 
 ln 

 r 
Ω.m *
Ω.m
Ω.m
Ω.m.
 
* platí pro standardní měď ,
galvanicky vyloučená měď má
ρCu cca dvojnásobný
Parazitní odpor vodiče na DPS
Odpor 10cm vodiče na DPS o šířce 1mm a tloušťce 42um:
l
l
R   
  
 17 , 8 . 10
S
tw
9
Neplatí pro porézní měď na DPS
0 .1

42 . 10  6  1 . 10
=>
3
 42 m 
reálně cca 100mΩ
Odpor 10cm “nekonečné plochy” na DPS o tloušťce 42um:

-9
.
.
d
17
8
10
0 .1
 
 ln
 1 m
R 
 ln   
-6
-3
 t
0 .5 .10
 r  3 .14  42 .10
konečná plocha +
porézní měď
reálně cca 10mΩ
Přívod napájení PLOCHOU (ne vodičem)
Úbytek napětí mezi zdrojem a procesorem při napájení 1V/1A
Vodič 100mΩ
 U  R  I  100 m Ω  1A  0 ,1 V
Jádro procesoru bude mít 0,9V namísto 1V =>
MIMO TOLERANCI
Plocha 10mΩ
 U  R  I  10 m Ω  1A  10 mV
Jádro procesoru bude mít 0,99V namísto 1V =>
OK
Skin efekt
Hloubka vniku

=


  
0
 
r
 K 
 f
1
f
m 
vzdálenost od povrchu vodiče, ve které klesne
proudová hustota na hodnotu 1/e (≈37%)
Odpor vodiče
R

 
l
  2 w  t

 
Odpor plochy mezi dvěma vodiči
R


2  
 d 
 ln 

 r 
 
Vztahy platí pro hodnoty 2.δ ≤ t
Impedance spojů na DPS
Impedance ideálního vedení
L/l
Z0 
C /l
Rychlost šíření signálu
c
v
 r  r
Zpoždění šíření signálu
t pd 
Vliv kapacitní zátěže
Cd / l
t ' pd  t pd  1 
C /l
1

v


L C

l l
1
L C

l l
m / s 
s / m
s / m
Impedance spojů na DPS
Impedance spojů na DPS
Zpoždění šíření signálu na DPS
STRIPLINE
h = 0,3 mm, w = 0,1 mm, s = 0,15 mm
MICROSTRIP
h = 0,125 mm, w = 0,2 mm, s = 0,4 mm
3.34 · 10
0.475 ·
tp = 56 ps/cm
v = 178.106 m/s
1 GHz => λ = 17,8 cm
0.67
pro Ɛr = 4.5
!! ROZDÍL !!
3.34 · 10
tp = 71 ps/cm
v = 141.106 m/s
1 GHz => λ = 14,1 cm
Vlastnosti DPS – zdroje, literatura






Záhlava, V. : Návrh a konstrukce desek plošných spojů, BEN, Praha 2011
Mitzner, K.: Complete PCB Design Using OrCAD Capture and PCB Editor, Elsevier, 2009
LVDSownersmanual.pdf
ug196.pdf
snla056d.pdf, snoa464c.pdf, spma036b.pdf
AN3940.pdf, sprabi1a.pdf