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PCB走线怎么计算线路宽度

多层电路板上密密麻麻的线路,是硬件工程师一根一根手工画出来的。

PCB线路画多长?画多宽?主要遵循以下几点:

线路宽,通过的电流大

水管越粗,放水速度越快。

电线越粗,通过的电流越大。

PCB上的线路,就是压扁了的电线,越粗通过的电流越大。

PCB上的线路是铜箔蚀刻出来的,有宽度,也有厚度,截面是方形。

家里装修用的电线,5平方、10平方,这些指的是电线截面面积,平方数多了,才能带的动大功率电气。平方数不够用,电线就会发热。

PCB线路也是一样的,如果太细了,线路会发热,能量损耗多,线路另一端电压下降。

为了增加PCB线路的过大电流的能力,可以加宽线路,也可以加厚线路。(普通电子产品都是1OZ铜厚,35um,电脑主板有些用2OZ铜厚,厚度70um,通过电流的能力大1倍左右)

PCB走线,相当于压扁了的电线

线路宽度的计算公式

具体怎么计算?其实没有标准公式,只有约定俗成的结论。

普遍设计方法是:1mm通过1A的电流。(1OZ铜厚)

这个数据是比较保守的,实际上如果做的更细一些,线路发热虽然略多,但远远达不到铜线熔断的问题。

走线宽度越宽,通过电流能力越强,线路压降越小。但是如果每根线都画的很宽,PCB板面积就会变得很大,通常硬件设计的时候都是按照1mm 1A电流来设计,很少有人会做的更宽。

PCB浅绿色的是线路,深绿色的地方没有线路

普通信号线,走0.1mm宽

对于只有毫伏电压、几毫安电流的信号线,是不是可以做的非常细呢?

理论上可以非常细,但是受限于PCB加工厂的制程,也会有个下限。

普通电路板厂,都可以做到0.1mm的线宽和线距(4mil),所以普通信号线设计宽度都是0.1mm宽。

某些高密度电路板,如现在的手机主板,可以做到0.07mm左右的线宽(约2.5-3mil),但是不良率比0.1mm的高一些,价格也要贵一些。

(芯片基板工艺不同,可以做的更细,这里不多讨论)

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电源线,要计算

1mm=1A。电流更大就用更宽的线路。

例如2G通信模块,脉冲电流达2A,一般走2mm宽。如下图白色部分。整个电源供电采用星形走线,给射频功放供电的部分特别加粗了。

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再例如音频功放(20w左右)的电源和输出,功率都比较大,走线也要很宽。

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电源平面,要仿真

对于现在的高速ARM处理器,例如高通的CPU等,内核电压很低,只有1V左右,电流很大,动辄2-3A,系统工作频率几个GHz,就不能只依靠线路宽度来保障了。

一般采用专门的电源层,使用块状电源线,并做PDN仿真,把电源回路的阻抗控制在合理范围内。

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全志A64芯片的电源层的块状电源线

阻抗线,要计算

射频信号的传输,需要线路做成50ohm阻抗的微带线(如下图黄色部分)。HDMI线通常要做到100ohm差分阻抗匹配。

阻抗线的宽度需要根据板材、板材厚度、铜厚等参数,由PCB板厂计算。通常会比0.1mm的普通走线更宽一些。

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射频50欧姆阻抗线

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HDMI 100欧姆等长差分阻抗线

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