quinta-feira, 4 de fevereiro de 2016

Trilha curva pode?

Fala pessoal, tudo na paz?
Resolvi trazer essa postagem depois de ter visto muita gente questionando sobre a forma "correta" de se traçar as trilhas de uma PCB. Tem quem diga que não pode usar ângulos retos (trilha com "quinas"), tem gente que diz que não pode usar curvas. Enfim, não parece haver um consenso. Então resolvi, depois de pesquisar, trazer um compilado simples, com imagens, pra provar quem está certo ou errado nesta história.


O problema

Suponhamos a situação da seguinte imagem:


Considere que cada círculo seja uma ilha: terminais de resistores, diodo, MOSFET ou seja lá o que for, e você precisa conectar os dois. O caminho mais óbvio é ligar os dois em linha reta. Mas e se tem uma terceira ilha no meio do caminho e que não deve ser ligada com essas outras duas? Aí começa a dúvida.
Existem três caminhos lógicos e mais simples:


As três obviamente resolvem o problema. Interligamos os dois pontos  sem fazer uma reta já que hipoteticamente não podíamos. Mas vamos olhar isso de forma mais detalhada:


Se você somar os valores de cada trecho, verá que o primeiro desenho da esquerda para a direita possui maior comprimento seguido do com a curva e por fim o com um "chanfro". Aqui reside uma parte do problema: o comprimento da trilha. Em circuitos simples, não há o porque se preocupar com o comprimento das trilhas, mas em circuitos sensíveis, como ligações do tipo Kevin em sensores de corrente, circuitos que operam a altas frequências ou onde a resistência da própria trilha possa interferir, é preferível ter o menor comprimento o possível para evitar erros de medida ou interferências. Então a solução mais adequada é a do meio, que possui o menor comprimento.
O primeiro desenho da esquerda para a direita é bom quando você vai desenhar placas de coisas simples, como um pisca-pisca, uma lanterna com LEDs ou coisas que não tenha a preocupação de resistências mínimas ou interferências e que você fará na mão, usando a caneta, pois fica prático. 
E qual a situação ideal para as curvas? Aqui vejo apenas um caso que tenha uma justificativa na física para seu uso: circuitos que trabalhem com altas tensões (geralmente > 60 ~ 80V). Aqui entra um princípio da física chamado "Poder das Pontas", que resumidamente, diz que os corpos acumulam cargas de forma mais concentrada nas suas pontas, ou seja, em circuitos de alta tensão onde muitos elétrons estão circulando, quinas e pontas abrem margem para fugas ou até mesmo geração de arcos voltaicos (lembrando que tem toda a parte de isolamento, distância e etc.). Há quem diga que em circuitos de alta corrente também seja melhor usar curvas para "facilitar" o caminho, mas pela física (lei de ohm mandando abraço), quanto maior a corrente num resistor, maior a queda de tensão - o resistor aqui é sua trilha que, por mais que a idealizemos como um condutor perfeito (R = 0), ela tem uma resistência elétrica sim, e sob altas correntes, altas quedas de tensão.
Então, se não for passar alta tensão em uma trilha, não se justifica FISICAMENTE (depois explico o porquê desta ênfase) fazê-la curva.
Ainda na dúvida sobre essas dimensões acima? Vamos então observar cada uma de perto.
Para isso, colocarei todas as trilhas em ciclos trigonométricos pra facilitar a compreensão.


No nosso primeiro caso, notavelmente, o comprimento total da trilha em branco será 2L (L + L). Creio que aqui não há dúvidas. 


Quando adicionamos um ângulo (um chanfro) na trilha, a trigonometria entra em ação. "A soma dos catetos é sempre maior que a hipotenusa". Lembra do seu professor falando isso? Então, aqui está o exemplo. A trilha em sí que é a diagonal do triângulo branco será L / cos 45°, o que dá aproximadamente 1,4. Opa, 1,4 é menor que 2, então antes ter uma trilha que seja 1,4L do que 2L (30% menor). 


Por fim, o último caso é o da curva. Aqui já entra a parte de circunferência. Considere o arco sendo parte de uma circunferência. O comprimento total desta é 2 x pi x L, mas como temos apenas um quarto da circunferência (apenas 90°), o comprimento do arco será de (2 x pi x L) / 4, ou aproximadamente 1,57L. Ainda assim menor que o primeiro exemplo, mas maior que o segundo.

Mas e na prática?

Tirando os casos onde o uso de um desses tipos seja imperativo, de fato não há regra para o uso!
O que normalmente é levado em conta é o espaço disponível para cada trilha, a estética da placa e a facilidade de execução e confecção, seja na mão, tinta fotossensível, transferência de toner ou industrial mesmo.

Preferência para as curvas pela facilidade de desenho e estética. (Filtro PWM para Peltier)

Trilhas chanfradas para reduzir seus comprimentos, devido o trabalho com sinais (placa de desenvolvimento)

Veja que mesmo um circuito que trabalha com "altas" correntes (apróx. 6A) eu usei trilhas curvas, pois pra mim as quedas de tensão não eram importantes. Eu queria o protótipo funcionando para efetuar os ajustes, mas na placa onde trabalho com um microcontrolador, os cuidados com as trilhas já foi maior.
Então espero ter esclarecido essa dúvida de pode ou não pode cada tipo de trilha. Qualquer dúvida use o campo abaixo para comentários!
Valeu pessoal e até a próxima!