基尔霍夫定律及其在PCB设计中的应用

法律就是用来被打破的吗?从养育孩子的角度来说似乎是这样。作为一个孩子，妈妈的话就是法律，我不记得我违背了多少次。现在，我发现自己成了受惠者因为我有幸有了一个儿子，我打算放弃要求服从。

但是法律的存在是有原因的。这有助于保持事情的正确，并确保冲突得到友好解决。当您在设计PCB时，有一些基本的规律是您需要记住的，因为它们直接影响您在设计本身的方法。其中一个定律就是基尔霍夫定律，每个电子专业的毕业生都应该很熟悉。

什么是基尔霍夫定律?

让我们回顾一下记忆，重新发现基尔霍夫定律到底是什么。你可能还清楚地记得，你的讲师是如何描述基尔霍夫定律处理闭合电路中电压和电流的值的。

具体来说，基尔霍夫定律有两个部分，分别是基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。

基尔霍夫电流定律规定，进入和退出单个节点的所有电流之和必须为零。换句话说，该定律表明了电荷守恒在闭合电路中是如何应用的。

同时，基尔霍夫电压定律宣称，闭合电路中电压的总和将永远等于零。

这两个基尔霍夫定律构成了电路设计并确定了确保PCB可靠性和功能的最佳实践。

基尔霍夫定律和4-20mA电流环。

在大多数商业和消费电子产品中，您将习惯于数字信号。但当你为工业应用进行设计时，你会发现电流回路信号，如4-20 mA，是首选方法。

换能器通常使用4-20毫安电流环。诸如气流、压力和速度等参数是通过电流而不是电压传递的。4ma和20ma之间的值与实际读数相对应。这些传感器通常放置在远离接收控制器的地方，而输入值对控制器的操作是至关重要的。

4-20mA工业传感器基于基尔霍夫电流定律

为什么4-20毫安电流回路优于数字信号的问题可以用基尔霍夫定律来回答。基尔霍夫电压定律表明，在电缆的长度上电压下降是预期的。此外，电噪声可能会耦合，影响读数的完整性。

4-20毫安电流回路利用基尔霍夫电流定律，该定律规定进入和退出节点的总电流必须相等。这意味着传感器产生的电流在沿着电缆的一段距离移动时不会遭受任何损失。理论上，接收器接收到的值等于传感器产生的值。

基尔霍夫定律和电流密度。

当它是一个简单的应用，如4-20毫安电流回路时，它很容易反映和指导基尔霍夫定律。但是在PCB设计中有一些方面基尔霍夫定律成立，但经常被忽视。

我们正在讨论处理电流密度。

众所周知，PCB迹线在加热前只能保持一定的电流。过热会磨损铜的痕迹，有时还会导致痕迹破裂。PCB痕迹载流能力是由铜的宽度和厚度决定的。

大多数PCB设计人员在将PCB迹线直接连接到大电流组件上没有任何问题。但问题通常出现在多个大电流迹线结合的迹线处。

PCB痕迹能承受的电流是有限的。

基尔霍夫电流定律指出，进入节点和进入节点的电流之和必须为零。这一定律意味着携带组合电流的PCB迹线必须有足够大的宽度，以防止热积聚。

例如，随后通向GND的返回路径必须具有正确的物理尺寸，以保持峰值电流。如果不能发现这些当前密度的热点，在部署时将会导致潜在的问题。

为了防止这种情况发生，您需要记住基尔霍夫定律并利用PCB设计软件你用来发现高电流密度的痕迹。你会想要像OrCAD的PSpice软件模拟器精确模拟电流参数。

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