PCB Calculator

The KiCad Team

Справочное руководство

Авторские права

Авторские права © 2019 на данный документ принадлежит его разработчикам (соавторам), перечисленным ниже. Документ можно распространять и/или изменять в соответствии с правилами лицензии GNU General Public License (http://www.gnu.org/licenses/gpl.html), версии 3 или более поздней, или лицензии типа Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/), версии 3.0 или более поздней.

Соавторы

Heitor de Bittencourt. Mathias Neumann

Перевод

Барановский Константин <baranovskiykonstantin@gmail.com>, 2019

Отзывы

Оставить свои комментарии или замечания можно на следующих ресурсах:

О документации KiCad: https://gitlab.com/kicad/services/kicad-doc/issues

О программном обеспечении KiCad: https://gitlab.com/kicad/code/kicad/issues

О переводе программного обеспечения KiCad: https://gitlab.com/kicad/code/kicad-i18n/issues

Дата публикации и версия ПО

05 марта 2020 года

1. Введение

KiCad PCB Calculator — это набор инструментов, помогающих определить параметры компонентов или прочих параметров печатной платы. Калькулятор имеет следующие инструменты:

Регуляторы

Ширина дорожки

Электрический зазор

Линия передачи

СВЧ аттенюатор

Цветовой код

Классы плат

2. Калькуляторы

2.1. Регуляторы

Этот калькулятор помогает определить сопротивление резисторов, необходимых для линейных регуляторов напряжения и регуляторов с низким падением напряжения.

Для стандартного типа регуляторов, выходное напряжение Vout является функцией от опорного напряжения Vref и сопротивления резисторов R1 и R2, и вычисляется по формуле:

В случае с 3-х выводным типом регуляторов, коэффициент понижения напряжения основывается на величине стабильного тока Iadj, выходящего из вывода Adj:

Опорный ток, обычно, не превышает 100 мкА и им можно пренебречь, если не требуется высокой точности.

Чтобы выполнить расчёт, введите параметры регулятора Тип, Vref и, если потребуется, Iadj. Выберите поле, которое требуется рассчитать (один из резисторов или выходное напряжение) и укажите оставшиеся два значения.

2.2. Ширина дорожки

Калькулятор ширины дорожки вычисляет ширину проводника на печатной плате для заданного тока и прироста температуры. Используются формулы из стандарта IPC-2221 (ранее IPC-D-275).

2.3. Электрический зазор

Эта таблица помогает определить минимальный зазор между проводниками.

В каждой строке таблицы указано рекомендуемое минимальное расстояние между проводниками для указанного диапазона напряжений (как для постоянного тока, так и для амплитуды переменного тока). Если нужно определить значения для напряжения больше 500В, введите значение в поле слева и нажмите кнопку Обновить значения.

2.4. Линия передачи

Теория линии передачи является основой знаний об СВЧ и проектировании микроволновых устройств.

В этом калькуляторе можно выбрать один из различных типов линий передач и задать желаемые параметры. Реализованные модели частотно-зависимы, поэтому их результаты расходятся с результатами более простых моделей на очень высоких частотах.

Этот калькулятор в большей степени основан на Transcalc.

Ниже указаны типы линий передач и источники, в которых описываются их математические модели:

Микрополосковые линии:

H. A. Atwater, “Simplified Design Equations for Microstrip Line Parameters”, Microwave Journal, pp. 109-115, November 1989.

Копланарный волновод.

Копланарный волновод с земляной плоскостью.

Прямоугольный волновод:

S. Ramo, J. R. Whinnery and T. van Duzer, "Fields and Waves in Communication Electronics", Wiley-India, 2008, ISBN: 9788126515257.

Коаксиальная линия.

Связанная микрополосковая линия:

H. A. Atwater, “Simplified Design Equations for Microstrip Line Parameters”, Microwave Journal, pp. 109-115, November 1989.

M. Kirschning and R. H. Jansen, "Accurate Wide-Range Design Equations for the Frequency-Dependent Characteristic of Parallel Coupled Microstrip Lines," in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 32, no. 1, pp. 83-90, Jan. 1984. doi: 10.1109/TMTT.1984.1132616.

Rolf Jansen, "High-Speed Computation of Single and Coupled Microstrip Parameters Including Dispersion, High-Order Modes, Loss and Finite Strip Thickness", IEEE Trans. MTT, vol. 26, no. 2, pp. 75-82, Feb. 1978.

S. March, "Microstrip Packaging: Watch the Last Step", Microwaves, vol. 20, no. 13, pp. 83.94, Dec. 1981.

Полосковая линия.

Витая пара.

2.5. СВЧ аттенюатор

С помощью СВЧ калькулятора можно вычислить необходимое сопротивление резисторов для различных типов аттенюаторов:

П-образный

Т-образный

Т-образный мост

Резистивный разветвитель

Чтобы воспользоваться этим инструментом, сначала выберите тип аттенюатора, а затем введите желаемое ослабление (в дБ) и входной/выходной импеданс (в омах).

2.6. Цветовой код

Этот калькулятор поможет перевести цветовой код резисторов и определить их номинал. Чтобы воспользоваться им, сперва укажите точность резистора: 10%, 5%, равно или меньше 2%. Например:

Жёлтый Фиолетовый Красный Золотой: 4 7 х100 5% = 4700 Ом ±5%

1кОм, точность 1%: Коричневый Чёрный Чёрный Коричневый Коричневый

2.7. Классы плат

Классы эффективности

В стандарте IPC-6011 определено три класса эффективности

Класс 1 "Общие электронные устройства" включает потребительские устройства, некоторые компьютеры и компьютерные комплектующие, в которых внешний вид не важен, а основные требования предъявляются к функционированию завершённой печатной платы.

Класс 2 "Специализированные электронные устройства" включает коммуникационное оборудование, сложную офисную технику, инструменты, для которых важны высокая точность и расширенный срок службы, а также желательна, но не обязательна, беспрерывная работа. Допустимы незначительные дефекты во внешнем виде.

Класс 3 "Высоконадёжные электронные устройства" включает оборудование и устройства от которых требуется непрерывная эффективность, либо эффективность, предоставляемая по требованию. Отказ оборудования неприемлем и функциональность должна предоставляться по первому требованию, например в оборудовании для поддержания жизни или в системах управления полётом. Печатные платы этого класса применимы в устройствах, где требуется высокая надёжность и безотказная работа.

Типы плат

В IPC-6012B также определены 6 типов печатных плат:

Печатные платы без металлизации сквозных контактных площадок (1)

1 Односторонние платы

Печатные платы с металлизацией сквозных контактных площадок (2-6)

2 Двухсторонние печатные платы

3 Многослойные печатные платы без глухих или внутренних переходных отверстий

4 Многослойные печатные платы с глухими или внутренними переходными отверстий

5 Многослойные печатные платы с металлическим ядром и без глухих или внутренних переходных отверстий

6 Многослойные печатные платы с металлическим ядром и с глухими или внутренними переходными отверстий