Справочное руководство

This document is Copyright © 2019-2021 by its contributors as listed below. You may distribute it and/or modify it under the terms of either the GNU General Public License (http://www.gnu.org/licenses/gpl.html), version 3 or later, or the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/), version 3.0 or later.

Соавторы

Heitor de Bittencourt. Mathias Neumann

Перевод

Барановский Константин <[email protected]>, 2019-2021

Отзывы

В проекте KiCad приветствуются отзывы, сообщения об ошибках и предложения по улучшению программного обеспечения и его документации. Получить больше информации о том как отправить отзыв или сообщить о проблеме можно в инструкции по адресу https://www.kicad.org/help/report-an-issue/

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

Калькуляторы

Регуляторы

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

Регуляторы

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

Регуляторы

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

Регуляторы

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.

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).

СВЧ аттенюатор

E-Series

Этот инструмент помогает определить комбинацию из стандартных E-series резисторов, которые образуют требуемое сопротивление, с возможностью исключать несколько номиналов резисторов, которых нет в наличии.

E-Series

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

Цветовой код

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.

Линия передачи

Размер переходного отверстия

Инструмент Размер перех.отв. вычисляет электрические и температурные свойства образуемого металлизированного переходного отверстия или сквозной контактной площадки.

Размер переходного отверстия

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).

Ширина дорожки

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.

Электрический зазор

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

Классы плат