Виброустойчивость печатных плат

Экспериментальным путем была выведена формула расчета печатных плат на виброустойчивость, с достаточным запасом на усталость материала:

где

f_min – частота свободных колебаний ПП;

g - ускорение свободного падения 9,8;

b – размер короткой стороны печатной платы в мм;

j_max – кратность g вибрационных перегрузок;

в интервале j = [3..10], значение y берут из таблицы

Постоянный ток в печатных проводниках

Постоянный ток в печатных проводниках распределяется равномерно по его сечению при условии, что материал проводника однороден и не имеет локальных посторонних включений других веществ. Сопротивление проводника шириной b(мм) и толщиной t_n (мкн) определятся выражением

,

где

- удельное сопротивление проводника, мкОм/м;

l_n - длина проводника, мм.

I_n=U/R

Исходя из требования допустимого перегрева печатных проводников(80⁰С) экспериментально для них установлена допустимая плотность тока _ДОП (около 20 А/мм² - для проводников, полученных электрохимическим методом и около 30 А/мм² - для проводников, полученных методом химического травления).

Исходя из этого допустимый ток в печатных проводниках

I_MAX=10^-3 _доп*b*t_n

Из формулы следует, что для стабильной работы печатных проводников должно соблюдаться неравенство :

b10³*I/(_доп*t_n), где

I - ток, протекающий в печатном проводнике

Падение напряжения в печатных проводниках

U=l_n/b*t_n*I=10^-3 **_доп*l_n

Переменный ток в печатных проводниках

В противоположность постоянному току распределение переменного тока в печатных проводниках происходит неравномерно. Это обусловлено наличием поверхностного зффекта, возникающего при протекании по проводнику высокочастотного переменного тока. При этом внутри проводника образуется магнитное поле, приводящее к возникновению индукционного тока, взаимодействующего с основным током.

Вследствие этого происходит перераспределение тока по сечению проводника и в результате его плотность в периферийных областях сечения проводника возрастает, а ближе к центру- уменьшается. На очень больших частотах ток во внутренних слоях проводника практически равен нулю. Явление поверхностного эффекта может быть количественно охарактеризовано эффективной глубиной проникновения тока. Которая для немагнитных проводников определятся по формуле ;

,где f - частота, мГц,

- коэффициент, зависящий от свойств токопроводящего материала и покрытия.

При определении сопротивления печатного проводника переменному току, часто пользуются понятием удельного поверхностного сопротивления (сопротивления квадратной площадки проводника со стороной 1 см):

, где Q - коэффициент,

зависящий от типа проводника (медь, золото, серебро, алюминий и т.д.)

На основании вышеизложенного сопротивление печатного проводника на высоких частотах

R_f =10³*_S*l_n/(b*t_n)

Электрические соединения в эа

По выполняемым функциям различают сигнальные ЛП, объединяющие входы и выходы элементов и модулей и предназначенные для передачи сиг­налов, и электропитания, осуществляющие подвод электрической энергии к элементам. В том и другом случае ЛП имеют обратный провод, называемый землей (линией нулевого потенциала, общим проводом), по которому проте­кают возвратные токи сигнальных линий и линий электропитания.

В зависимости от конструктивных особенностей обратного провода ЛП подразделяют на:

• симметричные, состоящие из двух одинаковых изолированных проводов;

• несимметричные с одним общим проводом для многих ЛП;

• коаксиальные, представляющие собой два разных по конструкции ци­линдрических проводника с совмещенными осями (обратный провод есть оплетка коаксиального кабеля).

Выделяют неэкранированные и экранированные ЛП. Экраны последних обеспечивают защиту линий от воздействия электрических, магнитных и электромагнитных полей.

Электрический сигнал передается по проводнику тока, которым является металлическая проволока (провод), пленочные и печатные проводники. В по­перечном сечении провода бывают круглыми или прямоугольными, пленочные и печатные проводники — только прямоугольными. Провода защищаются изолирующими диэлектрическими оболочками, либо оболочками и экранами. По волноводам и волоконно-оптическим ЛП передается электромагнитная энергия радиочастотного (волновод) и светового (световод) диапазонов.

Все сигнальные линии связи разделяют на электрически длинные и электрически короткие, характер искажения сигналов в которых различен.

Электрически короткой называют линию связи, время распространения в которой много меньше значения длительности переднего фронта импульса передаваемого сигнала.

Для электрически короткой линии длина l_к для гармонического сигнала определяется по выражению

где λ, f — длина волны и частота сигнала; с — скорость света; ɛ — относитель­ная диэлектрическая проницаемость среды, окружающей линию передачи.

При разложении импульсного сигнала в спектр в нем следует выделить гармонику наибольшей частоты и для нее определить длину короткой линии (верхний предел частоты ориентировочно можно найти по формуле f = 0,4/t_ф, где t_ф — минимальное значение фронта импульсного сигнала на уровне 0,1 и 0,9 амплитудного значения сигнала).

Длинную или короткую ЛП можно установить из соотношения фронта передаваемого импульса t_ф и времени задержки прохождения сигнала по линии t_з. Если имеет место неравенство t_ф / t_з ≥ 2, то ЛП электрически ко­роткая, если же сохраняется соотношение t_ф / t_з < 2, то — электрически длинная.