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过孔与电流

过孔与电流

过孔与电流的关系

1、10mil的孔20mil的pad对应20mil的线过0.5A电流,20mil的孔40mil的焊盘对应40mil的线过1A电流,0.5oz。 2、过孔电感的计算公式为: L=5.08h[ln(4h/d)+1] L:通孔的电感 h:通孔的长度 d:通孔的直径 其实孔的大小对其感抗影响不是很大,倒是它的长度影响大些, 感抗大,其上面的压降就大些。 对于电流,应该与它的载流截面积有关,截面积越大,载流能力越大。孔越大,截面积越大,孔壁铜层越厚,截面积越大。 3、1,金属化过孔镀层厚度只有20几到几微米,经不起大电流!因此电源线、地线、有大电流的线非得通过过孔到另一面时可在此处多加几个过孔,或通过一个穿过两面的原件。2,脚较粗且多的器件如CD 型插座,应尽可能少从原件面出线。如非出不可有条件可在器件脚边加一过孔。固为多个插脚同时插下时容易破坏孔中的金属化镀层。 4、过孔的直径至少应为线宽的1/3 5、在走线的Via孔附近加接地Via 孔的作用及原理是什么?

答:pcb板的过孔,按其作用分类,可以分为以下几种: 1、信号过孔(过孔结构要求对信号影响最小) 2、电源、地过孔(过孔结构要求过孔的分布电感最小) 3、散热过孔(过孔结构要求过孔的热阻最小) 上面所说的过孔属于接地类型的过孔,在走线的Via孔附近加接地Via孔的作用是给信号提供一个最短的回流路径。注意:信号在换层的过孔,就是一个阻抗的不连续点,信号的回流路径将从这里断开,为了减小信号的回流路径所包围的面积,必须在信号过孔的周围打一些地过孔提供最短的信号回流路径,减小信号的emi 辐射。这种辐射随之信号频率的提高而明显增加。 请问在哪些情况下应该多打地孔?有一种说法:多打地孔,会破坏地层的连续和完整。效果反而适得其反。 答:首先,如果多打过孔,造成了电源层、地层的连续和完整,这种情况使用坚决避免的。这些过孔将影响到电源完整性,从而导致信号完整性问题,危害很大。打地孔,通常发生在如下的三种情况: 1、打地孔用于散热; 2、打地孔用于连接多层板的地层; 3、打地孔用于高速信号的换层的过孔的位置; 但所有的这些情况,应该是在保证电源完整性的情况下进行的。那就是说,只要控制好地孔的间隔,多打地孔是允许的吗?在五分之一的波长为间隔打地孔没有问题吗? 假如我为了保证多层板的地的连接,多打地孔,虽然没有隔断,那会

PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表

PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表 铜厚/35um铜厚/50um铜厚/70um 电流(A)线宽(mm)电流(A)线宽(mm)电流(A)线宽(mm) 4.5 2.5 5.1 2.56 2.5 42 4.3 2.5 5.12 3.2 1.5 3.5 1.5 4.2 1.5 2.7 1.23 1.2 3.6 1.2 3.21 2.61 2.31 20.8 2.40.8 2.80.8 1.60.6 1.90.6 2.30.6 1.350.5 1.70.520.5 1.10.4 1.350.4 1.70.4 0.80.3 1.10.3 1.30.3 0.550.20.70.20.90.2 0.20.150.50.150.70.15也可以使用经验公式计算:0.15×线宽(W)=A 以上数据均为温度在25℃下的线路电流承载值. 导线阻抗:0.0005×L/W(线长/线宽) 电流承载值与线路上元器件数量/焊盘以及过孔都直接关系

导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘存在的直接关系(目前没有找到焊盘和过孔孔径每平方毫米对线路的承载值影响的计算公式,有心的朋友可以自己去找一下,个人也不是太清楚,不在说明)这里只做一下简单的一些影响到线路电流承载值的主要因素。 1、在表格数据中所列出的承载值是在常温25度下的最大能够承受的电流承载值,因此在实际设计中还要考虑各种环境、制造工艺、板材工艺、板材质量等等各种因素。所以表格提供只是做为一种参考值。 2、在实际设计中,每条导线还会受到焊盘和过孔的影响,如焊盘教多的线段,在过锡后,焊盘那段它的电流承载值就会大大增加了,可能很多人都有看过一些大电流板中焊盘与焊盘之间某段线路被烧毁,这个原因很简单,焊盘因为过锡完后因为有元件脚和焊锡增强了其那段导线的电流承载值,而焊盘与焊盘之间的焊盘它的最大电流承载值也就为导线宽度允许最大的电流承载值。因此在电路瞬间波动的时候,就很容易烧断焊盘与焊盘之间那一段线路,解决方法:增加导线宽度,如板不能允许增加导线宽度,在导线增加一层Solder层(一般1毫米的导线上可以增加一条0.6左右的Solder层的导线,当然你也增加一条1mm的Solder层导线)这样在过锡过后,这条1mm的导线就可以看做一条1.5mm~2mm导线了(视导线过锡时锡的均匀度和锡量),如下图: 像此类处理方法对于那些从事小家电PCB Layout的朋友并不陌生,因此如果过锡量够均匀也锡量也够多的话,这条1mm导线就不止可以看做一条2mm的的导线了。而这点在单面大电流板中有为重要。 3、图中焊盘周围处理方法同样是增加导线与焊盘电流承载能力均匀度,这个特别在大电流粗引脚的板中(引脚大于1.2以上,焊盘在3以上的)这样处理是十分重要的。因为如果焊盘在3mm以上管脚又在1.2以上,它在过锡后,这一点焊盘的电流就会增加好几十倍,如果在大电流瞬间发生很大波动时,这整条线路电流承载能力就会十分的不均匀(特别焊盘多的时候),仍然很容易造成焊盘与焊盘之间的线路烧断的可能性。图中那样处理可以有效分散单个焊盘与周边线路电流承载值的均匀度。 最后在次说明:电流承载值数据表只是一个绝对参考数值,在不做大电流设计时,按表中所提供的数据再增加10%量就绝对可以满足设计要求。而在一般单面板设计中,以铜厚35um,基本可以于1比1的比例进行设计,也就是1A的电流可以以1mm的导线来设计,也就能够满足要求了(以温度105度计算)。

公开课:电源与电流教学设计

§2.1 电源与电流教学设计 【教学目标】 一、知识与技能 1.知道什么是电源,电源在电路中的作用,理解导线中的恒定电场的建立; 2.理解有源电路中导线内部电场强度的特点,知道恒定电场与静电场的基本性质相同,在 静电场中适用的关系在恒定电场中同样适用; 3.知道恒定电流的概念和描述恒定电流强弱的物理量——电流强度; 4.从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。 二、过程与方法 通过对比与分析使学生对电源的概念、导线中的电场和恒定电流加深理解。 三、情感态度价值观 通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活生产实践的意识,勇于探究与日常生活有关的物理学问题。 【教学重点与难点】 1.重点:理解电源的形成过程及电流的产生 2.难点:区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念 【课时计划】1课时 【教学过程】(一)新课引入 现代家庭离不开电.电荷为什么会流动?电荷流动服从什么规律?产生哪些效应?怎样才能做到安全用电和节约用电?……这一章我们就来探究恒定电流的基本规律.雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但持续极短的时间,而手电筒的小灯泡却能持续发光.这是为什么? 学生活动:请学生自行阅读课本,思考以下问题: 1.要在导体中产生电流,需要什么条件?要产生持续的电流又需要什么条件? 2.电源在电路中起什么作用?3 3.电荷在电路是如何移动的? 4.什么是恒定电场?如何理解“稳定分布的电荷”? 5.请你总结恒定电流是怎样形成的? 6.回忆初中学过的知识,电流强度是如何定义的?它的方向是怎么确定的? (二)新课教学 1.电源 如课本图,分别带正、负电荷的A、B两个导体球,它们的周围存在电场。如果用一条导线R将它们连接起来,分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差会发生什么变化?最后,A、 B两个导体球会达到什么状态?R中出现了怎样的电流? 学生活动:在教师的引导下,分析A、B周围的电场、A、B 之间的电势差的变化情况。认识到,最终A、B两个导体球会达到 静电平衡状态。理解导线R中的电流只能是瞬时的。 类比:(把电源的作用与抽水机进行类比)如图2—1,水池A、 B的水面有一定的高度差,若在A、B之间用一细管连起来,则 水在重力的作用下定向运动,从水池A运动到水池B。A、B之 间的高度差很快消失,在这种情况下,水管中只可能有一个瞬时 水流。 教师提问:怎样才能使水管中有源源不断的水流呢?

过孔与电流的关系(终审稿)

过孔与电流的关系 文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

1、10mil的孔20mil的pad对应20mil的线过0.5A电流,20mil的孔40mil的焊盘对应40mil的线过1A电流,0.5oz。 2、过孔电感的计算公式为: L=5.08h[ln(4h/d)+1] L:通孔的电感 h:通孔的长度 d:通孔的直径 其实孔的大小对其感抗影响不是很大,倒是它的长度影响大些, 感抗大,其上面的压降就大些。 对于电流,应该与它的载流截面积有关,截面积越大,载流能力越大。孔越大,截面积越大,孔壁铜层越厚,截面积越大。 3、1,金属化过孔镀层厚度只有20几到几微米,经不起大电流!因此电源线、地线、有大电流的线非得通过过孔到另一面时可在此处多加几个过孔,或通过一个穿过两面的原件。2,脚较粗且多的器件如CD型插座,应尽可能少从原件面出线。如非出不可有条件可在器件脚边加一过孔。固为多个插脚同时插下时容易破坏孔中的金属化镀层。 4、过孔的直

径至少应为线宽的1/35、在走线的Via孔附近加接地Via孔的作用及原理是什么 答:pcb板的过孔,按其作用分类,可以分为以下几种: 1、信号过孔(过孔结构要求对信号影响最小) 2、电源、地过孔(过孔结构要求过孔的分布电感最小) 3、散热过孔(过孔结构要求过孔的热阻最小) 上面所说的过孔属于接地类型的过孔,在走线的Via孔附近加接地Via 孔的作用是给信号提供一个最短的回流路径。注意:信号在换层的过孔,就是一个阻抗的不连续点,信号的回流路径将从这里断开,为了减小信号的回流路径所包围的面积,必须在信号过孔的周围打一些地过孔提供最短的信号回流路径,减小信号的emi 辐射。这种辐射随之信号频率的提高而明显增加。 请问在哪些情况下应该多打地孔有一种说法:多打地孔,会破坏地层的连续和完整。效果反而适得其反。 答:首先,如果多打过孔,造成了电源层、地层的连续和完整,这种情况使用坚决避免的。这些过孔将影响到电源完整性,从而导致信号完整性问题,危害很大。打地孔,通常发生在如下的三种情况: 1、打地孔用于散热; 2、打地孔用于连接多层板的地层; 3、打地孔用于高速信号的换层的过孔的位置;

高中物理选修3教案《电源和电流》

选修3-1 第二章 第一节《电源和电流》教学设计 一教材分析 学生在学习了第一单元的静电场,对电场力做功,电势能的变化已经有了已经有了较深刻的认识,此刻不失时机的引导学生认识恒定电场,是符合学生心里特点。教材首先利用学生已经学过的等势体上电荷的分布和转移情况,然后引导学生分析恒定电场形成的过程,并引出了电源和恒定电流的定义,和物理意义。教师引导学生分析思考,这样更能激发学生的求知欲和学习物理的兴趣。 二教学目标 1、知识与技能:①了解电源的形成过程。②掌握恒定电场和恒定电流的形成过程 2、过程与方法:在理解恒定电流的基础上,会灵活运用公式计算电流的大小。 3、情感与价值观:通过本节对电源、电流的学习,培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识,勇于探究与日常生活有关的物理问题。 三、教学重点、难点 1、理解电源的形成过程及电流的产生。 2、会灵活运用公式计算电流的大小。 四学情分析 恒定电流是研究电场的又一跨越,学生具备静电场的基础知识是学习恒定电场的基础和保证,学生参与了静电场的学习中,对电场研究有了重要性的一定认识,既充满期待, 但是静电场的电势能,电场力做功,让学生觉得知识有些凌乱,因此,课堂教学中,可以采用教师引导学生分析,学生主动思考,师生共同总结(最好是教师先听学生的总结,再加以点评,这样既能发散学生的思维,调动学生的积极性,活跃课堂气氛,又能减少学生学习物理的恐惧感。 五、教学方法 探究、讲授、讨论、练习 六、课前准备

投影片,多媒体辅助教学设备 七课时:一课时 八、教学过程 (一)、电源 (投影)教材图2.1-1,(如图所示)

的电流? (投影)教材图2.1-2,(如图所示) 特点呢? (二)、导线中的电场 (投影)教材图2.1-3,(如图所示) 【说明】图中各部分的意义,取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究,如图2.1-4所示。

关于PCB线宽和电流的经验公式

关于PCB线宽和电流的经验公式,关系表和软件网上都很多,本文把网上的整理了一下,旨在给广大工程师(当然包括自己啦)在设计PCB 板的时候提供方便。 ************************************************************* ************ PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 以下总结了网上八种电流与线宽的关系公式,表和计算公式,虽然各不相同(大体相近),但大家可以在实际的PCB板设计中,综合考虑PCB板的大小,通过电流,选择一个合适的线宽。 一、PCB电流与线宽 PCB载流能力的计算一直缺乏权威的技术方法、公式,经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较准确的判断。但是对于CAD新手,不可谓遇上一道难题。 PCB的载流能力取决与以下因素:线宽、线厚(铜箔厚度)、容许温升。大家都知道,PCB走线越宽,载流能力越大。假设在同等条件下,10MIL的走线能承受1A,那么50MIL的走线能承受多大电流,是5A吗?答案自然是否定的。请看以下来来自国际权威机构提供的数据: 供的数据: 线宽的单位是:Inch(1inch=2.54cm=25.4mm) 数据来源:MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic Equipment

参考文献: 二、PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系

在了解PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系之前先让我们了解一下PCB 敷铜厚度的单位盎司、英寸和毫米之间的换算:"在很多数据表中,PCB 的敷铜厚度常常用盎司做单位,它与英寸和毫米的转换关系如下: 1 盎司 = 0.0014 英寸 = 0.0356 毫米(mm) 2 盎司 = 0.0028 英寸 = 0.0712 毫米(mm) 盎司是重量单位,之所以可以转化为毫米是因为pcb的敷铜厚度是盎司/平方英寸" PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表 也可以使用经验公式计算:0.15×线宽(W)=A 以上数据均为温度在25℃下的线路电流承载值. 导线阻抗:0.0005×L/W(线长/线宽) 电流承载值与线路上元器件数量/焊盘以及过孔都直接关系 参考文献:

高中物理电源和电流和涡流教案

高二物理教案二极管和发光二极管 (一)教学目的 (二) (三)1.常识性了解二极管的单向导电特性; (四) (五)2.初步认识二极管的应用; (六) (七)3.常识性了解发光二极管的特点。 (八) (九)(二)实验器材(按学生实验分组情况配置,下面列出的是每组的器材) (十) (十一) 1.课本图15-2的实验 (十二) (十三)2CZ型半导体二极管1只;0.3安2.5伏小灯泡(附小灯座)1副;一号干电池2节(附电池盒);单刀开关1个;连接导线若干。 (十四) (十五) 2.课本图15-4的实验 (十六) (十七)GD55—2型发光二极管1只;200欧滑动变阻器1只;一号干电池(附盒)2节;单刀开关1只;导线若干。 (十八) (十九) 3.课本图15-7的实验 (二十) (二十一)GD55—2型发光二极管2只(红、绿色各1只);玩具电动机1只;100欧定值电阻2只; 一号干电池2节(附电池盒);单刀开关1只;导线若干。 (二十二) (二十三)(三)教学过程 (二十四) (二十五)1.引入新课 (二十六) (二十七)教师举例说明在日常生活中和现代科技中经常遇到的许多自动控制装置,如:自动报警装置、路灯发光和熄灭的自动控制等。这些自动控制装置都是由电子元件组成的。今天,我们就学习常见的有用的电子元件的初步知识。首先学习二极管。 (二十八) (二十九)板书:(第一节二极管和发光二极管) (三十) (三十一)2.进行新课 (三十二) (三十三)(1)二极管的单向导电性 (三十四) (三十五)二极管是半导体二极管的简称,半导体二极管也叫晶体二极管,它由半导体材料构成,是电子技术中最常见的电子元件之一。顾名思义,它有二根引线,一根叫正极,一根叫负极。

电源和电流练习题

《新课标》高二物理(人教版) 第一章 恒定电流 第一讲 电源和电流 1.电源的作用是使电路两端维持一定的电势差,从而使电路中保持持续的电流. 2.导线中的电场是沿导线切线方向的恒定电场,在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系,在恒定电场中同样适用. 3.形成电流的条件: ( 1 )电路中存在自由电荷; ( 2 )电路两端存在持续的电势差. 4.电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流方向. (1) 在金属导体中,电流方向与自由电荷(电子)的定向移动方向相反;在电解液中,电流方向与正离子定向移动方向相同,与负离子定向移动方向相反. (2) 恒定电流:方向和大小都不随时间变化的电流. 5.设金属导体的横截面积为S ,单位体积内的自由电子数为n ,自由电子定向移动速度为v ,那么在时间t 内通过某一横截面积的自由电子数为nS v t ;若电子的电荷量为e ,那么在时间t 内,通过某一横截面积的电荷量为enS v t ;若导体中的电流为I , I = Q/t = ens v ,则电子定向移动的速率为v = I/ens 。 6.导线中恒定电场的建立过程:在电源正、负极之间接入导线后, 电源的静电场 使得导体中的电荷积累,从而产生 附加电场 ,合电场逐渐趋于与导线 平行 ,当不再有新的(更多)电荷积累,最后合电场与导线处处 平行 ,且不再变化,导线中电荷沿电场(导线)移动形成 恒定电流 ,运动电荷的分布不随时间改变,形成一种 动态 平衡,这两种电荷形成的合电场叫 恒定电场 。 1.关于导线中的电场,下列说法正确的是 ( B ) A .导线内的电场线可以与导线相交 B .导线内的电场E 是由电源电场E 0和导线侧面堆积的电荷形成的电场E ′叠加的结果 C .导线侧面堆积电荷分布是稳定的,故导线处于静电平衡状态 D .导线中的电场是静电场的一种 2.关于电流的方向,下列描述正确的是 ( AC ) A .规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 B .规定自由电荷定向移动的方向为电流的方向 C .在金属导体中,自由电子定向移动的方向为电流的反方向 D .在电解液中,由于正、负离子的电荷量相等,定向移动的方向相反,故无电流 3.下列说法中正确的是 ( B ) A .导体中只要电荷运动就形成电流 B .在国际单位制中,电流的单位是A C .电流有方向,它是一个矢量 D .任何物体,只要其两端电势差不为零,就有电流存在 4.以下说法中正确的是 ( BC ) A .只要有可以自由移动的电荷,就存在持续电流 B .金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形成的 C .单位时间内通过导体截面的电荷量越多,导体中的电流越大 D .在金属导体内当自由电子定向移动时,它们的热运动就消失了 5.某电解池中,若在2 s 内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某横截面,那么通过这个截面的电流是 ( D ) A .0 B .0.8 A C .1.6 A D .3.2 A 6.导体中电流I 的表达式为I =nqS v ,其中S 为导体的横截面积,n 为导体每单位体积内的自由电荷数,q 为每个自由电荷所带的电荷量,v 是 ( D ) A .导体运动的速率 B .电流传导的速率 C .电子热运动的速率 D .自由电荷定向移动的速率 7.有一横截面积为S 的铜导线,流经其中的电流为I ,设每单位体积的导线中有n 个自由电子,每个自由电子的电荷量为q ,此时电子定向移动的速率为v ,则在Δt 时间内,通过导体横截面的自由电子数目可表示为 ( AC ) A .n v S Δt B .n v Δt C.I Δt q D.I Δt Sq 8.关于电流的说法中正确的是 ( D ) A .根据I =q /t ,可知I 与q 成正比 B .如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流 C .电流有方向,电流是矢量 D .电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位

电源仿真中判定电流密度的标准是什么过孔电流大小的标准是什么

电源仿真中判定电流密度的标准是什么过孔电流大小的标准是什么电源仿真的过程中,判定电流密度的标准是什么,过孔电流大小的标准是什么? 从大家五花八门的回答来看,电流密度和过孔电流大小的标准还没有形成统一的规范,这两个因素不像电源压降的指标,会在datasheet中有明确的要求。这同样说明,可能在电源设计中,电流密度和过孔电流大小这两个因素,可能平时会被设计工程师忽略。 对于小电流电源而言,这两个因素不会造成什么后果,但是现在芯片的电流一般都比较大了,这些东西都需要引起我们的重视了。至于规范的话,大家一般沿用intel的规范比较多一些,电流密度的话,是需要小于100A/平方毫米;过孔的话,就是具体情况具体分析了,一般10mil的过孔,最大的电流要小于2A。大家很多在回答中希望看到仿真实例,后续的话,会有一个比较特殊的仿真实例和大家分享,敬请关注。 (以下内容选自部分网友答题) 对于电流密度的判定标准:满足温升要求,不会导致pcb板烧毁。满足压降要求,负载芯片端的电压满足芯片要求。过孔的判定标准,需要把过孔折算成走线,需要用过孔内径乘以3.14 判断走线电流密度的标准,主要是看温升范围,直流阻抗大小,应用环境和标准。一般40A/mm (这里说的是截面积)。判断过孔电流密度的标准,用直径*3.14换算成走线电流密度 判断密度的标注应该是,先分铜箔还是过孔,然后设置板层,再设置厚度和温升。过孔标准是孔径,孔厚,与铜箔连接方式。 电源仿真一方面要考虑压降,另一方面要考虑电热,判断电流密度的标准就是在持续大电流的情况下满足温升要求,在瞬间大电流的情况下避免局部过热导致印制板损坏,比如铜线烧断、印制板碳化等。电热仿真时我一般设置铜皮电流密度在60A/平方毫米(可能会导致印制板损坏),温升由仿真结果保证。过孔电流密度,计算得到的结果大概是在100A/平方毫米,仿真时一般设置为60A/平方毫米。

pcb中线宽,过孔的大小与通多大电流之间的关系---文本资料

电学单位(电流单位) mA(毫安) 另有A(安,全称安培),μA(微安) 1A=1000mA,1mA=1000μA 1A (安培) =40 mil 常温下12mil/20mil的埋孔(孔壁厚13um)最低通流大约是300mA,4mil/12mil(孔壁厚10um)的盲孔为250mA.每层的过孔通流要依据铜厚来计算。 长度单位 1um(1微米)=0.001mm(0.001毫米) 过孔,在线路板中,一条线路从板的一面跳到另一面,连接两条连线的孔也叫过孔(区别于焊盘,边上没有助焊层。) 过孔也称金属化孔,在双面板和多层板中,为连通各层之间的印制导线,在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔,即过孔,在工艺上,过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属,用以连通中间各层需要连通的铜箔,而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状,过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。 过孔不仅可以是通孔,还可以是掩埋式。所谓通孔式过孔是指穿通所有敷铜层的过孔;掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面,仿佛被其它敷铜层掩埋起来。图4-4为六层板的过孔剖面图,包括顶层、电源层、中间1层、中间2层、地线层和底层。 过孔也称金属化孔,在双面板和多层板中,为连通各层之间的印制导线,在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔,即过孔,在工艺上,过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属,用以连通中间各层需要连通的铜箔,而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状,过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。 过孔不仅可以是通孔,还可以是掩埋式。所谓通孔式过孔是指穿通所有敷铜层的过孔;掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面,仿佛被其它敷铜层掩埋起来。图4-4为六层板的过孔剖面图,包括顶层、电源层、中间1层、中间2层、地线层和底层。

电源与电流

电源和电流 [学习目标] 1.了解电流的形成条件,知道电源的作用和导体中的恒定电场. 2.理解电流的定义,知道电流的单位、方向的确定,会用公式q=It分析相关问题. 3.从微观的角度表示电流的大小. 一、电源 [导学探究]有A、B两个导体,分别带正、负电荷.如果在它们之间连接一条导线R,如图1所示,导线R中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动,B失去电子,A得到电子,周围电场迅速减弱,A、B之间的电势差很快就消失.怎样使A、B导体维持一定的电势差,使导线中保持持续的电流? 图1 答案在A、B间接一电源. [知识梳理]电流的产生、电源 (1)产生电流的条件:导体两端存在电压. 形成持续电流条件:导体两端存在持续电压. (2)电源: ①定义:能把电子从正极搬运到负极的装置. ②作用:维持电路两端有一定的电势差;使闭合电路中保持持续的电流. (3)恒定电场: ①恒定电场:当电路达到稳定时,导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的.这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,叫恒定电场. ②特点:任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化. [即学即用](多选)关于电流,下列叙述正确的是() A.只要将导体置于电场中,导体内就有持续电流 B.电源的作用可以使电路中有持续电流

C .导体内没有电流时,就说明导体内部的电荷没有移动 D .恒定电流是由恒定电场产生的 答案 BD 二、电流表达式I =q t 及电流的方向 [导学探究] (1)电荷的定向移动形成电流,如何描述电流的强弱? (2)电流可能是正电荷或负电荷定向移动形成的,也可能正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成的,人们是如何规定电流的方向的? 答案 (1)利用单位时间内通过导体横截面的电量描述电流的强弱. (2)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向. [知识梳理] 电流的定义及方向 (1)恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流. (2)电流定义式:I =q t 或q =It ,其中:q 表示在时间t 内通过导体横截面的电荷量. (3)电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,则负电荷定向移动的方向与电流方向相反. (4)电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反,但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的,应用I =q t 时,q 为正电荷的总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和. [即学即用] 关于电流的说法中正确的是( ) A .根据I =q t ,可知I 与q 成正比 B .如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流 C .电流有方向,电流是矢量 D .电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位 答案 D 解析 依据电流的决定式可知,电流与q 、t 皆无关,显然选项A 错误;虽然电流是标量,但是却有方向,因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等,但如果方向变化,电流也不是恒定电流,所以,选项B 、C 错误. 三、电流的微观表达式 [导学探究] 如图2所示,AD 表示粗细均匀的一段长为l 的导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ,设导体的横截面积为S ,导体每单位体积内的自由电荷数为n ,每个自由电荷的电荷量为q .

(完整版)高二物理选修3-1-电源和电流习题及答案.doc

电源和电流一.选择题 1 .对于金属导体,还必须满足下列哪一个条件,才能在导体中产生恒定的电流() A .有可以自由移动的电荷;B.导体两端有电压; C.导体两端有方向不变的电压; D .导体两端有方向不变,且大小恒定的电压。 2 .一架半导体收音机,电池供电的电流是8mA ,也就是说() A .1h 电池供给1C 的电量B. 1000s 电池供给 8C 的电量 C. 1s 电池供给8C 的电量 D . 1min电池供给8C 的电量 3 .关于电流,下列说法中哪些是正确的() A、通电导线中自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率; B、金属导线中电子运动的速率越大,导线中的电流就越大; C、电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向移动的方向; D、国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位“安培”是基本单位。 4 .有一横截面积为S 的铜导线,流径其中的电流强度为I ,设每单位体积的导线中有n 个自由电子,电子 的电量为 e ,此时电子的定向移动速度为v,在△t 时间内,通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为 () A .nvs △t ;B. nv △t ;C. I△t/e;D.I△t/se。 5 .对于有恒定电流通过的导体,下列说法正确的是() A .导体内部的电场强度为零B.导体是个等势体 C.导体两端有恒定的电压存在 D .通过导体某个截面的电量在任何相等的时间内都相等 6 .关于电流,下列说法中正确的是() A.通过导线截面的电量越多,电流越大 B.电子运动的速率越大,电流越大 C.单位时间内通过导体截面的电量越多,导体中的电流越大 1

D.因为电流有方向,所以电流是矢量 二.填空题 7 .电源是把 ______能转化为 ______能的装置。 8 .在一条通有恒定电流的导线中,电流是I。如果每个电子的电量用 e 表示,那么,在时间t 内通过该导线某一横截面的自由电子数等于。 9 .导体中的电流是 5 μA ,那么在 3.2s 内有 ______ C的电荷定向移动通过导体的横截面,相当于______个电子通过该截面。 10.在学校实验室的示波器中,电子枪两秒内发射了 6 ×10 13个电子,则示波管中的电流大小为。 11 .设金属导体的横截面积为S,单位体积内的自由电子数为n,自由电子定向移动速度为v,那么在时间t 内通过某一横截面积的自由电子数为______;若电子的电量为 e ,那么在时间 t 内,通过某一横截面积的电量为 ______;若导体中的电流I,则电子定向移动的速率为______。 12 .银导线的横截面积S=4mm 2,通以 I=2A 的电流。若每个银原子可以提供一个自由电子,则银导线每单位长度上的自由电子数的计算式n= ,计算的结果是 n=____ 个 /m 。已知银的密 3 3 ,摩尔质量 M=108g/mol ,阿伏加德罗常数23 -1 ,计算结果取一位有效 度ρ =10.5 × kg/m10 N A =6.02 × 10mol 数字。 13 .在横截面积为 0.5m 的电解液中,( 1)若 5s 内沿相反方向通过此横截面的正、负离子的电量均为 5C ,则电解液中的电流强度为 ________A,( 2)若 5s 内到达阳极的负离子和达到阴极的正离子均为5C,则电流强度为 _______A 。 14 .在某次闪电中,持续的时间约0.005s ,所形成的平均电流约 6 ×10 4 A。若闪电过程中流动的电量以0.5A 的电流通过电灯,可供灯照明的时间为s 15 .在彩色电视机的显像管中,从电子枪射出的电子在加速电压U 作用下被加速,且形成电流为I 的平均电流,若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。设电子质量为m ,电量为 e ,进入加速电场之前的初速不计,则 t 秒内打在荧光屏上的电子数为。 2

最新21导体中的电场和电流

21导体中的电场和电 流

2.1导体中的电场和电流 教学目标: (一)知识与技能 1、了解电源的形成过程。 2、掌握恒定电场和恒定电流的形成过程。 (二)过程与方法:在理解恒定电流的基础上,会灵活运用公式计算电流的大小。 (三)情感、态度与价值观:通过本节对电源、电流的学习,培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识,勇于探究与日常生活有关的物理问题。教学重、难点:理解电源的形成过程及电流的产生。会灵活运用公式计算电流的大小。 教学方法:探究、讲授、讨论、练习 教学手段:投影片,多媒体辅助教学设备 教学过程: (一)引入新课 教师:人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识,而且形成了若干重要的电学概念和研究方法,成为电学理论的重要基础。 但是,无论在自然界还是生产和生活领域,更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。那么,电荷为什么会流动?电荷流动服从什么规律,产生哪些效应?这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢?

过渡:这节课就来学习有关电流的知识。(板书课题:导体中的电场和电流) (二)进行新课 教师活动:为什么雷鸣电闪时,强大的电流能使天空发出耀眼的强光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光? 通过现象对比,激发学生的求知欲。调动学生的学习积极性。 过渡:要回答这个问题,就要从电源的知识学起。 1.电源 教师:(投影)教材图2.1-1,(如图所示) 分别带正、负电荷的A、B两个导体球,它们的周围存在电场。如果用一条导线R将它们连接起来,分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差会发生什么变化?最后,A、B两个导体球会达到什么状态?R中出现了怎样的电流? 学生活动:在教师的引导下,分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差的变化情况。认识到,最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态。理解导线R 中的电流只能是瞬时的。 教师:(投影)教材图2.1-2,(如图所示)

PCB过孔的寄生电容和电感的计算和使用

PCB过孔的寄生电容和电感的计算和使用 一、PCB过孔的寄生电容和电感的计算 PCB过孔本身存在着寄生电容,假如PCB过孔在铺地层上的阻焊区直径为 D2,PCB过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,基板材介电常数为ε,则PCB 过孔的寄生电容数值近似于: C=1.41εTD1/(D2-D1) PCB过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间,降低了电路的速度尤其在高频电路中影响更为严重。举例,对于一块厚度为50Mil 的PCB,如果使用的PCB过孔焊盘直径为20Mil(钻孔直径为10Mils),阻焊区直径为 40Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出PCB过孔的寄生电容大致是: C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF 这部分电容引起的上升时间变化量大致为: T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps 从这些数值可以看出,尽管单个PCB过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显,但是如果走线中多次使用PCB过孔进行层间的切换,就会用到多个PCB 过孔,设计时就要慎重考虑。实际设计中可以通过增大PCB过孔和铺铜区的距离(Anti-pad)或者减小焊盘的直径来减小寄生电容。 PCB过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感,在高速数字电路的设计 中,PCB过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的经验公式来简单地计算一个PCB过孔近似的寄生电感:

L=5.08h[ln(4h/d)+1] 其中L指PCB过孔的电感,h是PCB过孔的长度,d是中心钻孔的直径。从式中可以看出,PCB过孔的直径对电感的影响较小,而对电感影响最大的是PCB 过孔的长度。仍然采用上面的例子,可以计算出PCB过孔的电感为: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 如果信号的上升时间是1ns,那么其等效阻抗大小为:XL=πL/T10- 90=3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略,特别要注意,旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个PCB过孔,这样PCB过孔的寄生电感就会成倍增加。 二、如何使用PCB过孔--PCB过孔的寄生电容和电感的使用 通过上面对PCB过孔寄生特性的分析,我们可以看到,在高速PCB设计中,看似简单的PCB过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小PCB过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到: 1.从成本和信号质量两方面考虑,选择合理尺寸的PCB过孔大小。必要时可以考虑使用不同尺寸的PCB过孔,比如对于电源或地线的PCB过孔,可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗,而对于信号走线,则可以使用较小的PCB过孔。当然随着PCB过孔尺寸减小,相应的成本也会增加。 2.有以上两个公式得出,薄的PCB板有利于减小PCB过孔的两种寄生参数。 3.在PCB设计中PCB上的信号走线尽量在同一层面上,以减少PCB过孔产生的寄生效应。 4.在信号换层的PCB过孔附近放置一些接地的PCB过孔,以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上放置一些多余的接地PCB过孔。

PCB走线和过孔的过流能力

PCB板铜箔宽度和过电流大小关系 在表层,1OZ铜厚,1MM线宽可以通过1A电流。在内层,1OZ铜厚,1MM 线宽可以通过0.5A电流。例如:60mil相当于1.5MM,若是1OZ铜厚的话,在表层可以走1.5A电流,在内层可以走0.75A电流oz(盎司)是重量单位,在PCB 设计中常用oz来表示覆铜厚度,含义是在1平方英尺上覆盖1oz重量的铜对应的厚度。oz与公制长度的对应关系参见下表: 基铜厚度 (oz/Ft2) 公制(μm) 5 175 4 140 3 105 2 70 1 35 0.5 18 计算方法如下:先计算Track的截面积,大部分PCB的铜箔厚度为35um(不确定的话可以问PCB厂家)它乘上线宽就是截面积,注意换算成平方毫米。有一个电流密度经验值,为15~25安培/平方毫米。把它称上截面积就得到通流容量。 计算方法二: PCB走线的载流能力与以下因素有关:线宽、线厚(铜箔厚度)、容许温升。PCB走线越宽,载流能力越大。 近似计算公式: K为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048;T为最大温升,单位为摄氏度(铜的熔点是1060℃) ;A为覆铜截面积,单位为平方MIL;I为容许的最大电流,单位为安培(A)。大部分PCB的铜箔厚度为35um,乘上线宽就是截面积。(10摄氏度10mil=0.010inch=0.254差不多过流1A,表面走线计算结果,与最上面的方法计算结果,同样的电流线宽明显不同)

PCB过孔的载流能力可以近似等效成PCB表层走线的计算方法: 其中A=PI*(D+T)*T;其中D为孔内径,T为孔的沉铜厚度,T一般为20um。 0.25mm=9.8425 0.33mm=12.9921 20^0.44=3.736 0.048x3.736=0.179328 20um=0.7874015748mil A=3.14*(D+0.7874015748)*0.7874015748 小孔A=26.28 大孔A=34.069 0.75 11.6 14.1016 2.08 2.5288 二、数据: PCB载流能力的计算一直缺乏权威的技术方法、公式,经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较准确的判断。但是对于CAD新手,不可谓遇上一道难题。 PCB的载流能力取决与以下因素:线宽、线厚(铜箔厚度)、容许温升。大家都知道,PCB走线越宽,载流能力越大。在此,请告诉我:假设在同等条件下,10MIL的走线能承受1A,那么50MIL的走线能承受多大电流,是5A吗?答案自然是否定的。请看以下来自国际权威机构提供的数据(号称是美国军用标准):

最新高二物理下册电源和电流知识点梳理

高二物理下册电源和电流知识点梳理 物理学与其他许多自然科学息息相关,如物理、化学、生物和地理等。小编准备了高二物理下册电源和电流知识点,具体请看以下内容。 一、电路的组成: 1.定义:把电源、用电器、开关、导线连接起来组成的电流的路径。 2.各部分元件的作用:(1)电源:提供电能的装置;(2)用电器:工作的设备;(3)开关:控制用电器或用来接通或断开电路;(4)导线:连接作用,形成让电荷移动的通路 二、电路的状态:通路、开路、短路 1.定义:(1)通路:处处接通的电路;(2)开路:断开的电路;(3)短路:将导线直接连接在用电器或电源两端的电路。 2.正确理解通路、开路和短路

三、电路的基本连接方式:串联电路、并联电路 四、电路图(统一符号、横平竖直、简洁美观) 五、电工材料:导体、绝缘体 1. 导体 (1) 定义:容易导电的物体;(2)导体导电的原因:导体中有自由移动的电荷; 2. 绝缘体 (1)定义:不容易导电的物体;(2)原因:缺少自由移动的电荷 六、电流的形成 1.电流是电荷定向移动形成的; 2.形成电流的电荷有:正电荷、负电荷。酸碱盐的水溶液中是正负离子,金属导体中是自由电子。

七.电流的方向 1.规定:正电荷定向移动的方向为电流的方向; 2.电流的方向跟负电荷定向移动的方向相反; 3.在电源外部,电流的方向是从电源的正极流向负极。 八、电流的效应:热效应、化学效应、磁效应 九、电流的大小:I=Q/t 十、电流的测量 1.单位及其换算:主单位安(A),常用单位毫安(mA)、微安 (A) 2.测量工具及其使用方法:(1)电流表;(2)量程;(3)读数方法(4)电流表的使 用规则。

《电源和电流》教案

第一节、电源和电流(1课时) 一、教学目标 (一)知识与技能 1.让学生明确电源在直流电路中的作用,理解导线中的恒定电场的建立21世纪教育网 2.知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流 3.从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。 (二)过程与方法[来源:21世纪教育网 通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的 理解。 (三)情感态度与价值观 通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识,勇 于探究与日常生活有关的物理学问题。 三、重点与难点: 重点:理解电源的形成过程及电流的产生。 难点:电源作用的道理,区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。 四、教学过程 (一)先对本章的知识体系及意图作简要的概述 (二)新课讲述----第一节、电源和电流 1.电源: 先分析课本图2。1-1 说明该装置只能产生瞬间电流(从电势差入手) 【问题】如何使电路中有持续电流?(让学生回答—电源) 类比:(把电源的作用与抽水机进行类比)如图2—1,水池A、 B的水面有一定的高度差,若在A、B之间用一细管连起来,则水在 重力的作用下定向运动,从水池A运动到水池B。A、B之间的高度 差很快消失,在这种情况下,水管中只可能有一个瞬时水流。 教师提问:怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢? 让学生回答:可在A、B之间连接一台抽水机,将水池B 中的水抽到水池A中,这样可保持A、B之间的高度差,从而使水管中有源源不断的水流。 21世纪教育网 归纳:电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。(从能量的角度看,电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置) 2.导线中的电场: 结合课本图2。1-4分析导线中的电场的分布情况。 导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果,其一是电源正、负极产生的电场,可将该电场分解为两个方向:沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动,形成电流;垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集,从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。其二是这些电荷分布产生附加电场,该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场,直到使导线中该方向合场强为零,而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行,自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的,故称恒定电场。 通过“思考与讨论”让学生区分静电平衡和动态平衡。 恒定电场:由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。 3.电流(标量) (1)概念:电荷的定向移动形成电流。

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