पीसीबी ट्रेस लेआउट अनिच्छा को कम करने के लिए

Question

मैं सोच रहा था कि एक ट्रेस और इसके ग्राउंड प्लेन के बीच इंडक्शन को कम करने के लिए पीसीबी के निशान को चौड़ा करने के पीछे अंतर्ज्ञान क्या था। कई उच्च गति डिजाइन मार्गदर्शिकाएँ इसे बहुत अधिक विवरण प्रदान किए बिना उद्धृत करती हैं। एक चौड़े निशान के बावजूद, एक ट्रेस और इसके ग्राउंड प्लेन के बीच लूप एरिया नहीं होना चाहिए?

उपरोक्त ट्रेस को कम करने से इंडक्शन कम क्यों होता है? ट्रेस की वर्तमान क्षमता के लिए किसी भी आवश्यकताओं को अनदेखा करना।

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ट्रेस को चौड़ा करने से इंडक्शन कम नहीं होता है लेकिन यह कम हो जाता है। यह समाई भी बढ़ाता है और इसलिए विशेषता प्रतिबाधा को बदल देता है, मौलिक रूप से, इस बारे में लेखों से संबंधित आपका प्रश्न है। यदि आप लेख (लेखों) से लिंक नहीं कर सकते हैं।

— एंडी उर्फ

प्रश्न सिर्फ इस बात से संबंधित है कि उपरोक्त चित्रण में ट्रैक की चौड़ाई को कम करने से अधिष्ठापन कम क्यों होता है। मेरा विवाद उन लेखों / मार्गदर्शकों के साथ नहीं है जो इस डिज़ाइन टिप को बढ़ावा देते हैं, बल्कि यह तथ्य कि वे प्रकाशित नहीं करते हैं (एक या दो से अधिक वाक्य) मौलिक कारण जो कि अधिष्ठापन कम हो जाता है।

— वुबज़ोरज़

ट्रैक की चौड़ाई कम करने से इंडक्शन में वृद्धि होनी चाहिए, इसे कम नहीं करना चाहिए।

— एंडी उर्फ

मैं क्षमाप्रार्थी हूं। "उपरोक्त चित्रण में ट्रैक की चौड़ाई क्यों बढ़ जाती है, जिससे अधिष्ठापन कम हो जाता है"।

— वुबज़ोरज़

अंत में यह प्रश्न भौतिक विज्ञान को देखने के लिए नीचे आता है, यह सिर्फ एक भौतिक तथ्य है। हालांकि, लूप क्षेत्र को कम करने से चौड़ाई बढ़ने की तुलना में कुल लूप अधिष्ठापन पर बहुत अधिक प्रभाव पड़ता है।

— Rev1.0

Answer 1

उपरोक्त ट्रेस को कम करने से इंडक्शन कम क्यों होता है?

कुल उपलक्ष्य निशान के आत्म अधिष्ठापन (उनमें से एक आपके उदाहरण में एक विमान होने के नाते) और उनके बीच आपसी अधिष्ठापन का एक कार्य है।

कुल इंडक्शन को कम से कम करने के लिए, म्यूचुअल इंडक्शन को अधिकतम किया जाना चाहिए । यह विपरीत दिशाओं में वर्तमान प्रवाह के कारण है, जिसके परिणामस्वरूप चुंबकीय क्षेत्र का विरोध होता है। निशान के बीच की दूरी को कम करके (लूप क्षेत्र को कम करके) और चौड़ाई को बढ़ाकर म्यूचुअल इंडक्शन को बढ़ाया जा सकता है। मेरा मानना ​​है कि ट्रेस के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र को कैसे वितरित किया जाता है, इसके साथ यह करना है, लेकिन यह एक भौतिकी प्रश्न पर आता है।

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ये "विरोध" चुंबकीय क्षेत्र ट्रेस और विमान के बीच चुंबकीय प्रवाह घनत्व को कम करते हैं? तो दोनों कंडक्टरों द्वारा योगदान देने वाले आपसी क्षेत्र ने प्रभावी रूप से एक दूसरे का विरोध किया और उस क्षेत्र में प्रवाह को कम किया? मैं समझ सकता हूं कि दो कंडक्टरों के बीच की दूरी प्रेरण को कम क्यों करेगी, हालांकि कहने की चौड़ाई को कैसे व्यापक किया जाएगा ... यह अपने आप कम हो जाता है? एकमात्र तरीका जो मैं समझ सकता हूं कि दो कंडक्टरों के बीच के क्षेत्र में अधिक "विरोध" प्रवाह में योगदान करने वाले "व्यापक" कंडक्टर में एड़ी धाराओं के कारण क्यों है।

— वुबज़ोरज़

"मैं समझ सकता हूं कि दो कंडक्टरों के बीच की दूरी प्रेरण को कम क्यों करेगी" - यह स्व-प्रेरण एल 1 (ट्रेस) और एल 2 (विमान) को कम करता है। "कैसे कहने से चौड़ाई बढ़ेगी ... अपने आप ट्रेस कम होगा?" - चौड़ाई बढ़ने से आपसी प्रेरण बढ़ जाता है जो अनिवार्य रूप से पाश अधिष्ठापन को प्राप्त करने के लिए आत्म अधिष्ठापन के योग से घटाया जाता है ।

— Rev1.0

हम विशुद्ध रूप से सीधे तार के स्व-अधिष्ठापन को कैसे परिभाषित करते हैं? क्या आपसी प्रेरण की तुलना में आत्म-प्रेरणों का योग मामूली नहीं होना चाहिए? मैं अब देख रहा हूं कि व्यापक ट्रेस आपसी प्रेरण को बढ़ाता है, लेकिन मुझे यह समझने में परेशानी हो रही है कि यह कम करने के बजाय समग्र लूप अधिष्ठापन में योगदान क्यों नहीं करेगा।

— वुबज़ोरज़

प्लेन और प्लेन इंडक्शन पर ट्रेस की गणना के लिए कई सूत्र (कुछ शर्तों के तहत अच्छे अनुमानों के लिए सरलीकृत)। म्यूचुअल इंडक्शन में योगदान होता है, लेकिन सकारात्मक (अच्छी तरह से गणितीय रूप से नकारात्मक) तरीके से। यह, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, युग्मित चुंबकीय क्षेत्रों के विरोध के कारण।

— Rev1.0

लेकिन हमारे मामले में, जहाँ हम भेजने / वापसी पथों में विपरीत दिशाओं में प्रवाहित होते हैं, क्या इन युग्मित फ़ील्ड लाइनों को नहीं जोड़ना चाहिए?

— वुबज़ोरज़

Answer 2

आइए अधिक सरलीकृत vew लें।

$x$

$x$

अब आपके पास का कुल इंडक्शन है$\frac x 2$

अब निशान को मर्ज करें; आपके पास अभी भी इंडक्शन है$\frac x 2$

इससे पता चलता है कि एक ट्रेस को चौड़ा करने से ट्रेस की प्रेरण कम हो जाएगी। जैसा कि कहा गया है, यह समाई भी बढ़ाएगा, लेकिन यह सवाल नहीं है।

[अपडेट करें]

यह देखने के लिए कि अधिष्ठापन वास्तव में क्यों मौजूद है, आइए हम देखें कि किसी भी धारा के प्रवाह के लिए सर्किट क्या होना चाहिए:

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

मेरे सरलीकृत सर्किट में मान लें कि Buf1 का उत्पादन अधिक होता है। ट्रेस ड्राइव करने की ऊर्जा ट्रेस पर चालक के माध्यम से, बिजली की आपूर्ति से खट्टी हो जाती है, और लूप बंद हो जाता है ताकि बिजली की आपूर्ति के नकारात्मक पक्ष में उसी वर्तमान को वापस किया जा सके।

यह प्रवाह करने के लिए वर्तमान के लिए एक आवश्यक स्थिति है, जो एक कंडक्टर के चारों ओर मौजूद चुंबकीय क्षेत्र के लिए आवश्यक स्थिति है; जैसा कि एक रिटर्न करंट होना चाहिए , एक लूप वास्तव में बनता है।

आपको यह लेख जानकारीपूर्ण लग सकता है ।

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जब हम फ्लक्स घनत्व के लिए सर्किट लूप को परिभाषित नहीं करते हैं, तो उन व्यक्तिगत निशानों को एक इंडक्शन कैसे दिया जा सकता है?

— वुबज़ोरज़

@wubzorz रिटर्न करंट तुरंत तब स्थापित होता है जब कोई सिग्नल ट्रेस का प्रचार करता है। पीसीबी के ढांकता हुआ के माध्यम से रिटर्न करंट विस्थापन करंट है। तो सिग्नल + रिटर्न करंट (विस्थापन करंट) एक लूप बनाता है।

— efox29

Answer 3

इस प्रश्न के बारे में सोचने का एक तरीका यह है कि शीर्ष ट्रेस में धारा इसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करती है। नीचे जमीन के तल में धारा भी एक चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करेगी जो शीर्ष ट्रेस से क्षेत्र को रद्द कर देगा क्योंकि यह विपरीत दिशा में बह रहा है। यदि दो धाराएँ समान (लेकिन विपरीत दिशा) समान हैं और एक ही भौतिक स्थान (असंभव) है, तो दोनों क्षेत्र पूरी तरह से रद्द हो जाएंगे और शून्य अधिष्ठापन होगा। यदि आप दो धाराओं को अलग-अलग करते हैं (उदाहरण के लिए पीसीबी की मोटाई के अनुसार) तो कुछ फ़ील्ड को रद्द कर दिया जाएगा (म्यूचुअल इंडक्शन) लेकिन कुछ ऐसा नहीं होगा, जो कि आत्म-प्रेरण का कारण बनता है। अब जब ग्राउंड प्लेन से करंट प्रवाहित होता है तो यह कम से कम प्रतिरोध का रास्ता लेगा, या अधिक सटीक रूप से, कम से कम प्रतिबाधा का रास्ता तो यह ऊपर के ट्रेस के करीब से बहने की कोशिश करेगा क्योंकि इसमें सबसे कम आत्म अधिष्ठापन (प्रतिबाधा = प्रतिरोध + प्रेरण) मोटे तौर पर है। इसीलिए ट्रेस को प्लेन के करीब लाने और दोनों के बीच लूप एरिया को कम करने से इंडक्शन कम होगा। हालाँकि, और यहाँ उत्तर है, जमीन में मौजूद सभी प्लेन तांबे के एक ही टुकड़े से नहीं बह सकते हैं क्योंकि एक चलते हुए इलेक्ट्रॉन से चुंबकीय क्षेत्र दूसरे चलते हुए इलेक्ट्रॉनों को दूर धकेल देगा ताकि करंट ग्राउंड प्लेन में फैल जाए। । जिस तरह शीर्ष ट्रेस से करंट एक चुंबकीय क्षेत्र पैदा करता है जो ग्राउंड प्लेन से करंट के साथ इंटरैक्ट करता है, ग्राउंड प्लेन में एक मूविंग इलेक्ट्रान से फील्ड एक दूसरे से फील्ड के साथ इंटरैक्ट करके उन्हें अलग करता है। ग्राउंड प्लेन में करंट के फैलने से सेल्फ इंडक्शन बढ़ जाता है इसलिए टॉप ट्रेस की चौड़ाई बढ़ाकर दो करंट एक दूसरे को ज्यादा करीब से मिरर कर सकते हैं जिससे फील्ड कैंसिलेशन बढ़ता है और सेल्फ इंडक्शन कम हो जाता है। आशा है कि यह स्पष्टीकरण आपको भौतिकी में कुछ अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

Answer 4

एक अलग तार / कंडक्टर में धारा से एक स्थानीय एसी चुंबकीय क्षेत्र के आसपास के क्षेत्र में कोई भी कंडक्टर एड़ी धाराओं को उत्पन्न करेगा और जितना बड़ा / व्यापक पृथक पृथक भाग होगा उतना बड़ा एड़ी धाराएं होंगी।

चुंबकीय क्षेत्र कंडक्टरों पर भी वापस मोड़ सकते हैं जो उन्हें बनाते हैं और एड़ी धाराओं का उत्पादन करते हैं। ये एड़ी धाराएं छोटे वितरित घुमावों के रूप में कार्य करती हैं और आमतौर पर जितनी बड़ी धाराएं होती हैं, उतना बड़ा / व्यापक ट्रैक ट्रैक करता है।

इसलिए फेटर ट्रैक्स के लिए अधिक एड़ी की धाराएँ हैं और, इसका संख्यात्मक प्रभाव ट्रैक / कंडक्टर के समग्र अधिष्ठापन को कम करना है।

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तो "व्यापक" ट्रेस में एड़ी की धाराएं दोनों कंडक्टरों के बीच के क्षेत्र में एक बड़े विरोधी चुंबकीय क्षेत्र का योगदान करती हैं? तो इस व्यापक ट्रेस के बीच क्षेत्र में अधिक प्रवाह लाइनों को प्रभावी ढंग से पुनर्निर्देशित किया जा रहा है?

— वुबज़ोरज़

"दोनों कंडक्टर"? एड़ी धाराओं में प्रवाह उत्पन्न होता है जो मूल प्रवाह का विरोध करता है, प्रति प्रवाह कम प्रवाह शुद्ध परिणाम है और अधिष्ठापन की परिभाषा प्रति प्रवाह है। यह वैसा ही है जैसा कि पावर मैग्नेटिक कंपोनेंट में लैमिनेशन को पतला होना चाहिए ताकि एडी करंट कम हो। एक समान प्रभाव एसी कंडक्टर को बीच की बजाय एक कंडक्टर की सतह के आसपास ले जाने का कारण बनता है।

— एंडी उर्फ

Answer 5

मैं आपके प्रश्न का उत्तर देने के लिए दो बहुत ही सरल "सहज" उदाहरण प्रदान कर रहा हूं।

उदाहरण 1
अधिष्ठापन की परिभाषा से, L = -V / (di / dt), कोई भी यह देख सकता है:
जैसे-जैसे वर्तमान (di) बढ़ता है, अधिष्ठापन (L) घटता जाता है।
इसके अलावा, चूंकि I = V / R, R के घटते ही मैं बढ़ जाता हूं।
इसके अलावा, आर = के / ए के बाद से, आर पार घटता है क्योंकि क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र (ए) बढ़ता है।
इसलिए, जैसे ही क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र (ए) बढ़ता है, इंडक्शन (एल) कम हो जाता है ।

उदाहरण 2
क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र (ए) = 1 वर्ग मिमी के साथ दो समान अलग निशान बनाएं। कहते हैं कि प्रत्येक में 1 mh इंडक्शन है। जब आप सिरों को जोड़ते हैं, तो यह समानांतर में दो प्रेरक तारों के बराबर होता है । समानांतर में दो प्रेरकों का कुल योग L = (L1 x L2) / (L1 + L2) है। चूंकि L1 = L2, L = (L1 x L1) / (2L1) = L1 / 2। इससे पता चलता है कि जब हम क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र (ए = 2 वर्ग मिमी) को दोगुना (बढ़ाते हैं) करते हैं , तो हम आधे में इंडक्शन को काटते (घटाते) हैं ।