Manuale di riferimento

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Contribuitori

Heitor de Bittencourt. Mathias Neumann

Traduzione

Marco Ciampa <[email protected]>, 2019.

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Introduzione

La calcolatrice C.S. KiCad è un insieme di strumenti utili per trovare i valori dei componenti o altri parametri di un progetto. La Calcolatrice dispone dei seguenti strumenti:

  • Regolatori

  • Larghezza piste

  • Spaziature elettriche

  • Linee di trasmissione

  • Attenuatori RF

  • Codice colori

  • Classi schede

Calcolatrici

Regolatori

Questa calcolatrice serve ad aiutare a trovare i valori delle resistenze necessarie per i regolatori lineari, inclusi quelli a bassa caduta.

Regolatori

Per il Tipo standard, la tensione in uscita Vout, funzione della tensione di riferimento Vref e delle resistenze R1 e R2, è data da:

Regolatori

Per il Tipo a 3 terminali, c’è un fattore di correzione dovuto alla corrente a riposo Iadj che scorre dal pin di regolazione:

Regolatori

Questa corrente solitamente è sotto i 100 uA e può essere ignorata con cautela.

Per usare questa calcolatrice, inserire i parametri del regolatore Tipo,Vref e, se serve, Iadj, selezionare il campo si desidera calcolare (una delle resistenze o la tensione d’uscita) e inserire gli altri due valori.

Attenuatori RF

Con l’utilità attenuatore RF è possibile calcolare i valori delle resistenze necessarie per diversi tipi di attenuatori:

  • Pigreco

  • T

  • T interconnesso

  • Accoppiatore resistivo

Per usare questo strumento, per primo selezionare il tipo di attenuatore, poi inserire l’attenuazione (in dB) e le impedenze di ingresso/uscita (in Ohms) desiderate.

Attenuatori RF

Serie-E

Questa calcolatrice aiuta ad identificare combinazioni di resistenze standard serie-E corrispondenti a un valore di resistenza richiesta, ozionalmente escludendo diversi valori di resistense non disponibili.

Serie-E

Codice colori

Questa calcolatrice aiuta nella traduzione delle barre di colore presenti sulle resistenze nel loro valore. Per usarla, basta selezionare la tolleranza della resistenza: 10%, 5% o minore o uguale al 2%. Per esempio:

  • Giallo viola rosso oro: 4 7 x100 ±5% = 4700 Ohm, 5% di tolleranza

  • 1kOhm, 1% tolleranza: marrone nero nero marrone marrone

Codice colori

Linea di trasmissione

La teoria delle linee di trasmissione è una pietra miliare nell’insegnamento dell’ingegneria RF e delle microonde.

Nella calcolatrice si può scegliere tra diversi tipi di linee ed i loro parametri speciali. I modelli implementati dipendono dalle frequenze e quindi non corrispondono con i modelli più semplici a frequenze abbastanza alte.

Questa calcolatrice è fortemente basata su Transcalc.

I tipi di linee di trasmissione ed i riferimenti dei loro modelli matematici sono elencati di seguito:

  • Linea microstriscia:

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

  • Guida d’onda coplanare.

  • Guida d’onda coplanare con piano di massa.

  • Guida d’onda rettangolare:

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

  • Linea coassiale.

  • Linea microstriscia accoppiata:

    • 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.

  • Stripline.

  • Doppino ritorto.

Linea di trasmissione

Dimensione via

Lo strumento Dimensione via calcola le proprietà elettriche e termiche di una data piazzola forata metallizzata o via.

Dimensione via

Larghezza piste

La calcolatrice della larghezza piste calcola la larghezza delle piste per i circuiti stampati che devono sopportare una data corrente e un dato incremento di temperatura. Essa usa le formule della specifica IPC-2221 (ex IPC-D-275).

Larghezza piste

Spaziature elettriche

Questa tabella aiuta a trovare la distanza minima tra conduttori.

Ogni riga della tabella ha una distanza minima raccomandata tra conduttori per un dato campo di tensione (DC o picchi AC). Se servono valori per tensioni maggiori di 500V, inserire il valore nel riquadro nell’angolo a sinistra e premere Aggiorna valori.

Spaziature elettriche

Classi schede

Classi di esecuzione

Nell’IPC-6011 sono state stabilite tre classi di prestazioni

  • Classe 1, prodotti elettronici generali: Comprende prodotti di consumo, alcuni computer e periferiche per computer adatti per applicazioni in cui le imperfezioni estetiche non sono importanti e il requisito principale è la funzione della scheda stampata completata.

  • Classe 2, prodotti elettronici per servizi dedicati: Comprende apparecchiature di comunicazione, sofisticate macchine aziendali, strumenti per i quali sono richieste prestazioni elevate e durata prolungata e per i quali è auspicabile, ma non fondamentale, un servizio ininterrotto. Sono consentite alcune imperfezioni estetiche.

  • Classe 3, prodotti elettronici ad alta affidabilità: Include le apparecchiature e i prodotti in cui le prestazioni continue o le prestazioni su richiesta sono fondamentali. I tempi di fermo delle apparecchiature non possono essere tollerati e devono funzionare quando richiesto, ad esempio negli elementi di supporto vitale o nei sistemi di controllo di volo. I circuiti stampati di questa classe sono adatti per applicazioni in cui sono richiesti elevati livelli di garanzia di funzionamento il quale è di importanza fondamentale.

Tipi di circuiti stampati

Nell’IPC-6012B ci sono anche definiti 6 tipi di circuiti stampati:

  • Circuiti stampati senza fori passanti metallizzati (1)

    • 1 scheda singola faccia/strato

  • E schede con fori passanti metallizzati (2-6)

    • 2 scheda a doppia faccia/strato

    • 3 scheda multistrato senza via ciechi o sepolti

    • 4 scheda multistrato con via ciechi e/o sepolti

    • 5 scheda multistrato a nucleo metallico senza via ciechi o sepolti

    • 6 scheda multistrato a nucleo metallico con via ciechi o sepolti

Classi schede