我們通常需要快速地估計(jì)出印刷電路板上一根走線或一個(gè)平面的電阻值，而不是進(jìn)行冗繁的計(jì)算。雖然現(xiàn)在已有可用的印刷電路板布局與信號(hào)完整性計(jì)算程序，可以精確地計(jì)算出走線的電阻，但在設(shè)計(jì)過程中，我們有時(shí)候還是希望采取快速粗略的估計(jì)方式。
有一種能輕而易舉地完成這一任務(wù)的方法，叫做“方塊統(tǒng)計(jì)”。采用這種方法，幾秒鐘就可精確估計(jì)出任何幾何形狀走線的電阻值(精度約為10%)。一旦掌握了這種方法，就可將需要估算的印刷電路板面積劃分為幾個(gè)方塊，統(tǒng)計(jì)所有方塊的數(shù)量后，就可估算出整個(gè)走線或平面的電阻值。
基本概念
方塊統(tǒng)計(jì)的關(guān)鍵概念是：任何尺寸的正方形印刷電路板走線(厚度確定)的電阻值都與其它尺寸的方塊相同。正方塊的電阻值只取決于導(dǎo)電材料的電阻率及其厚度。
這一概念可適用于任何類型的導(dǎo)電材料。表1給出了一些常見的半導(dǎo)體材料以及它們的體電阻率。
一種快速估算PCB走線電阻的方法
對(duì)印刷電路板而言，最重要的材料就是銅，它是大多數(shù)電路板的制造原料(注意：鋁用于集成電路片芯的金屬化，本文原理同樣適用于鋁)。
我們先從圖1中的銅方塊說起。該銅塊的長度為L，寬度也為L(因?yàn)槭钦叫?，厚度為t，電流通過的銅箔區(qū)截面積為A。該銅塊的電阻可簡單表示為R=ρL/A，其中，ρ是銅的電阻率(這是材料的固有特性，在25℃時(shí)為0.67μΩ/in.)。
一種快速估算PCB走線電阻的方法
但注意，截面A是長度L與厚度t的乘積(A=Lt)。分母中的L與分子中的L相互消去，只留下R=ρ/t。因此，銅塊的電阻與方塊的尺寸無關(guān)，它只取決于材料的電阻率與厚度。
如果我們知道任何尺寸銅方塊的電阻值，并可將需要估算的整條走線分解成多個(gè)方塊，就可加算(統(tǒng)計(jì))方塊數(shù)量，從而得出走線的總電阻。
實(shí)現(xiàn)
要實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)，我們只需要一個(gè)表，表中給出了印刷電路板走線上一個(gè)方塊的電阻值與銅箔厚度之間的函數(shù)關(guān)系。銅箔厚度一般用銅箔重量來指定。例如，1oz.銅指的是每平方英尺重量為1oz.。
表2給出了四種最常用銅箔的重量以及它們?cè)?5℃和100℃時(shí)的電阻率。請(qǐng)注意，由于材料具有正溫度系數(shù)，銅電阻值會(huì)隨溫度的升高而增加。
打個(gè)比方，我們現(xiàn)在知道一塊0.5oz.重的方形銅箔的電阻大約為1mΩ，這個(gè)值與方塊的尺寸無關(guān)。如果我們能把需要測(cè)算的印刷電路板走線分解為多個(gè)虛擬的方塊，然后把這些方塊加總起來，就得到了走線的電阻。
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