KiCad Nightly Referenzhandbuch
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Mitwirkende
Heitor de Bittencourt, Mathias Neumann
Feedback
Das KiCad-Projekt freut sich über Rückmeldungen, Fehlerberichte und Vorschläge in Bezug auf die Software oder ihre Dokumentation. Weitere Informationen zum Einreichen von Feedback oder zum Melden eines Problems finden Sie in den Anweisungen unter https://www.kicad.org/help/report-an-issue/
Version der Software und Dokumentation
Dieses Benutzerhandbuch basiert auf KiCad 9.99. Funktionalität und Aussehen können sich in anderen Versionen von KiCad unterscheiden.
Revision der Dokumentation: f0f53076.
Einführung
Die KiCad Berechnungswerkzeuge sind eine Reihe von Dienstprogrammen, mit denen Sie die Werte von Bauteilen oder andere Parameter eines Layouts ermitteln können. Die Berechnung umfasst die folgenden Tools:
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Spannungsregler
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Leiterbahnbreite
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Elektrische Abstände
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Übertragungsleitungen
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RF-Dämpfungsglieder
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Farbcode
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Platinenklassen
Werkzeuge
Spannungsregler
Dieser Rechner hilft bei der Ermittlung der Werte der Widerstände, die für lineare Spannungsregler und für solche mit geringem Spannungsabfall benötigt werden.
Für den Standardtyp ergibt sich die Ausgangsspannung Vout als Funktion der Referenzspannung Vref und der Widerstände R1 und R2 wie folgt:
Für den Typ mit 3 Anschlüssen gibt es einen Korrekturfaktor aufgrund des Ruhestroms Iadj, der vom ADj-Pin fließt:
Dieser Strom liegt in der Regel unter 100 µA und kann mit Vorsicht vernachlässigt werden.
Um diesen Rechner zu verwenden, geben Sie die Parameter des Reglers Typ, Vref und, falls erforderlich, Iadj ein, wählen Sie das Feld aus, das Sie berechnen möchten, entweder einen der Widerstände oder die Ausgangsspannung, und geben Sie hierfür die beiden anderen Werte ein.
RF-Dämpfungsglieder
Mit dem Rechner für RF-Dämpfungsglieder können Sie die Werte der Widerstände berechnen, die für verschiedene Arten von Dämpfungsgliedern benötigt werden:
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PI-Glied
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T-Glied
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Brücken-T-Glied
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Resistiver Splitter
Um dieses Tool zu verwenden, wählen Sie zunächst den gewünschten Dämpfungsgliedtyp aus und geben Sie dann die gewünschte Dämpfung (in dB) und die Eingangs-/Ausgangsimpedanzen (in Ohm) ein.
E-Serie
Dieser Rechner hilft dabei, Kombinationen von Standardwiderständen der E-Serie zu ermitteln, die einen erforderlichen Widerstand erfüllen, wobei optional mehrere nicht verfügbare Widerstandswerte ausgeschlossen werden können.
Farbcode
Dieser Rechner hilft Ihnen dabei, die Farbringe auf dem Widerstand in dessen Wert umzurechnen. Wählen Sie dazu zunächst die Toleranz des Widerstands aus: 10 %, 5 % oder gleich oder kleiner als 2 %. Beispiel:
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Yellow Violet Red Gold: 4 7 x100 ±5% = 4700 Ohm, 5% tolerance
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1 kOhm, 1 % Toleranz: Braun Schwarz Schwarz Braun Braun
Übertragungsleitungen
Die Theorie der Übertragungsleitungen ist ein wesentlicher Bestandteil der Lehre im Bereich der Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik.
Im Rechner können Sie verschiedene Arten von Linientypen und deren spezielle Parameter auswählen. Die implementierten Modelle sind frequenzabhängig, sodass sie bei ausreichend hohen Frequenzen von einfacheren Modellen abweichen.
Dieser Rechner basiert weitgehend auf Transcalc.
Die Arten von Übertragungsleitungen und die Referenz ihrer mathematischen Modelle sind nachfolgend aufgeführt:
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Mikrostreifenleitung:
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H. A. Atwater, “Simplified Design Equations for Microstrip Line Parameters”, Microwave Journal, pp. 109-115, November 1989.
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Koplanarer Wellenleiter.
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Koplanarer Wellenleiter mit Massefläche.
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Rechteckiger Wellenleiter:
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S. Ramo, J. R. Whinnery and T. van Duzer, "Fields and Waves in Communication Electronics", Wiley-India, 2008, ISBN: 9788126515257.
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Koaxialleiter.
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Gekoppelte Mikrostreifenleiter:
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H. A. Atwater, “Simplified Design Equations for Microstrip Line Parameters”, Microwave Journal, pp. 109-115, November 1989.
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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.
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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.
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S. March, "Microstrip Packaging: Watch the Last Step", Microwaves, vol. 20, no. 13, pp. 83.94, Dec. 1981.
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Streifenleitung.
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Twisted pair.
Via-Größe
Das Tool für Via-Größen berechnet die elektrischen und thermischen Eigenschaften eines bestimmten beschichteten Durchkontaktierungspads oder eines Vias.
Leiterbahnbreite
Das Werkzeug „Leiterbahnbreite“ berechnet die Breite für Leiterbahnen auf Leiterplatten für einen bestimmten Strom und Temperaturanstieg. Es verwendet Formeln aus IPC-2221 (ehemals IPC-D-275).
Elektrische Abstände
Diese Tabelle dient zur Ermittlung des Mindestabstands zwischen Leitern.
Jede Zeile der Tabelle enthält den empfohlenen Mindestabstand zwischen den Leitern für einen bestimmten Spannungsbereich (Gleichstrom- oder Wechselstromspitzen). Wenn Sie Werte für Spannungen über 500 V benötigen, geben Sie den Wert in das Feld in der linken Ecke ein und klicken Sie auf Werte aktualisieren.
Platinenklassen
Leistungsklassen
In IPC-6011 wurden drei Leistungsklassen festgelegt
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Klasse 1 – Allgemeine Elektronikprodukte: Umfasst Konsumartikel, bestimmte Computer und Computerperipheriegeräte, die für Anwendungen geeignet sind, bei denen kosmetische Mängel keine Rolle spielen und die Funktion der fertigen Leiterplatte im Vordergrund steht.
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Klasse 2 – Elektronische Produkte für spezielle Anwendungen: Umfasst Kommunikationsgeräte, hochentwickelte Business-Maschinen, Instrumente, bei denen hohe Leistung und lange Lebensdauer erforderlich sind und für die ein unterbrechungsfreier Betrieb wünschenswert, aber nicht kritisch ist. Bestimmte kosmetische Mängel sind zulässig.
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Klasse 3 – Elektronische Produkte mit hoher Zuverlässigkeit: Umfasst Geräte und Produkte, bei denen eine kontinuierliche Leistung oder Leistung im Bedarfsfall von entscheidender Bedeutung ist. Ausfallzeiten der Geräte sind nicht tolerierbar, und sie müssen bei Bedarf funktionieren, z. B. bei lebenserhaltenden Geräten oder Flugsteuerungssystemen. Leiterplatten dieser Klasse eignen sich für Anwendungen, bei denen ein hohes Maß an Sicherheit erforderlich ist und der Betrieb unerlässlich ist.
Leiterplattentypen
In IPC-6012B sind außerdem 6 Arten von Leiterplatten definiert:
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Leiterplatten ohne durchkontaktierte Löcher (1)
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1 Einseitige Leiterplatte
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Leiterplatten mit durchkontaktierten Löchern (2-6)
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2 Zweiseitige Leiterplatte
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3 Mehrlagige Leiterplatte ohne Blind- oder Buried Vias
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4 Mehrlagige Leiterplatte mit Blind- und/oder Buried Vias
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5 Mehrlagige Metallkernplatine ohne Blind- oder Buried Vias
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6 Mehrlagige Metallkernplatine mit Blind- und/oder Buried Vias
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