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1、线材训练课程线材训练课程INDEXn線材種類n線材結構n線材測試一.線材種類 以應用來分打印線RS232調制解調器USB線IEEE1394線SCSI線鼠標線鍵盤線顯示器線電源線等線材以芯數來分 有電子線(單芯線) 多芯線(2芯以上含)線材以結構來分n圓線n扁平線(FFC,FPC,FLAT CABLE)nHarness 以傳輸速度、安規來分n高速線(高頻)n低速線nUL、CSA二.線材結構Agendan導體n絕緣n絞包（對）n遮蔽n外被n電氣特性n常用線材結構認識Jacket(外被）外被）Outer Braided Shield(外編織）外編織）inner Braided Shield（內編織）
2、內編織）Insulating Mylar （絕緣麥拉）絕緣麥拉）POWER (電源線）電源線）Aluminized Mylar Tape (鋁箔麥拉）鋁箔麥拉）Twisted signal (絞合信號線）絞合信號線）Conductor(導體）導體）Insulation(絕緣）絕緣）導體n良好導體所應具備的特性 1）高導電率 2）抗張力大 3）易于彎曲 4）比重小 5）經久耐用 6）價格低廉導體n導體的種類 1）裸銅線（BARE COPPER） 2）鍍錫銅線（TINNED COPPER）焊接性好不易變色氧化 應用于電子連接用線 裸銅線先絞在一起外層被覆一層錫制成一束導體即所謂的”先絞后鍍” 將裸
3、銅線先鍍上一層錫后經過絞合后最外層再鍍一次即所謂的”先鍍后絞再鍍” 3）鋁線 優點重量輕散熱較容易可減少電暈損失暴露于空氣中易生成AL2O3的薄膜不易氧化 缺點導電率僅為銅的61%易磨損焊接不易潮濕環境中易被腐蝕不可作為接地線 應用于CATV和電話線等架空輸配電線路導體 4）銅包鋼線 抗張強度較大導電率約為40% 應用于長跨距的輸電線路及架空接地線單線用于電話線路（高頻有顯著的集膚效應） 5）銅合金線 導電率較低高的彎曲特性抗張強度大價格較昂貴 一般常用有矽銅鉻銅應用于跨距較大的輸電線導體n導體的電阻 =A*R/L A導體的截面積 R有效電阻 L導體的長度 標准軟銅的電阻系數為1.724x10
4、-6 cm =K*L2/R*W 未知導體的電阻率 K系數為比重/58 W重量 R有效電阻 L導體的長度 導體n導體的線規（American wire gauge美國線規）Awgn構成(mm)Nmin(avg.)Awgn構成(mm)Nmin(avg.)3270.080.0762270.2540.241190.050.046190.160.1463070.1020.095260.1270.125190.0620.0582070.320.3042870.1270.120100.2540.253190.080.073190.2030.1842670.1630.151260.1630.157100.12
5、70.127410.1270.125190.1020.0921870.4040.3822470.2030.191160.2540.252100.1630.160190.2540.231190.1270.116410.1630.157410.080.0791670.5110.483260.2540.249650.1630.158絕緣n材料特性 其物理特性要符合客戶或規格之要求再者價格亦應列入考量因素n外徑厚度要求 不同等級之UL規格其厚度要求有所不同n顏色要求 為了于組裝時能分辨故多芯線中之絕緣均使用不同顏色來區分有些特定用途之產品其芯線顏色是固定的。如USB1394CAT5n拉伸抗張 不同材料
6、拉伸抗張特性均有所差異生產或送UL承認時均須檢驗包括老化后之特性值目前用于WIRE絕緣的塑膠材料有PVCSR-PVCPEFO-PETFEHytrel等iA絕緣n介電系數 為材料之電容量與空氣為介值之電容量之比值比值越低則表示該材料之電氣特性越佳當有要求電容值及特性阻抗時此參數很重要n絕緣耐壓 介質強度好的材料同樣等級之絕緣可做較薄UL要求做火花試驗隨電壓等級增加而升高iA絕緣n介電系數 為材料之電容量與空氣為介值之電容量之比值比值越低則表示該材料之電氣特性越佳當有要求電容值及特性阻抗時此參數很重要n絕緣耐壓 介質強度好的材料同樣等級之絕緣可做較薄UL要求做火花試驗隨電壓等級增加而升高iA絕緣i
7、A絞包（對）遮蔽n用來阻隔電氣訊號傳送時外泄及外部訊號的干擾 一般用在電線上的有AL/MY TAPEAL/MY/AL TAPE銅箔纏繞(Spiral)編織（Braid)有些為了加強遮蔽效果有加兩層（AL/MY+Spiral or AL/MY+BD)亦有加三層著(AL/MY+BD+BD),視客戶要求及用途而定。 1 AL/MY TAPE因其為一金屬面故遮蔽率為100%通常重疊率為25%地線通常與AL面接觸 2 AL/MY/AL TAPE:此為雙面導通 3 銅箔與AL/MY類似 4Spiral和Braid 85%以上但仍以客戶要求及電線規格為准遮蔽率可經由公式進行計算外被用于電線外被之塑膠材料有P
8、VCPUPFATPURUBBER。UL&CSAnUL（Underwriters Laboratories Inc.)機構是以公共安全之檢查此檢定為目的UL規格以電線電氣機器為首;nCSA(Canadian Strandards Association)是加拿大工業規格協會之簡稱主要目的在于驗証審查電氣機械及石油燃燒器具合于CSA之安全規定UL&CSAnUL（Underwriters Laboratories Inc.)機構是以公共安全之檢查此檢定為目的UL規格以電線電氣機器為首;nCSA(Canadian Strandards Association)是加拿大工業規格協會之簡稱主要目的在于驗証
9、審查電氣機械及石油燃燒器具合于CSA之安全規定電氣特性nDirect Current Resistance導通阻抗 (/KM) AWG數越小的銅線所能承擔的電流越大nInsulation Resistance絕緣電阻 (M/KM) 不同絕緣材料其介質強度有所差異此值越高表示其絕緣越好 nCapacitance電容 (pf/M) 電容量之產生是由于兩導體間有電位差的存在電容量之 高低會影響線路之品質亦為線路傳輸衰減之主要因素介電系數通常很低其目的即在降低電容量 nImpedance特性阻抗 （） 在交流電路中視為一RLC回路RGCLZo=(R+jwL)/(G+jwC)1/2Zo=(L/C)1/2
10、電氣特性CoaxialTransmissionLined1d2erZo(d1,d2,er)=ln(d2/d1)*60/(er)1/2CoaxialCableCalculationsExample:Diameter of AWG 30 inner wire d1=0.01 in.Inside diameter of shield d2=0.1 in.Relative dielectric constant er=2.2Characteristic Impedance:Zo(d1,d2,er)=93.144 ohm電氣特性TwistedPairTransmissionLinedser :Effec
11、tiveRelativeElectricPermittivityZo(d,s,er)=ln(2s/d)*120/(er)1/2Twisted-PairCalculationsExample:Diameter of AWG 24 wire d=0.02 in.Separation between wire centers s=0.038 in.Effective relative dielectric constant er=2.5Characteristic Impedance:Zo(d,s,er)=101.319 ohm電氣特性 故提高特性阻抗需要采用介電常數低的材料縮小外徑即采用AWG數越
12、大的銅線nAttenuatin 衰減 (dB) 線路中之功率或信號之損失使得訊號回傳導致發射端的能量損失nPropagation Delay 傳輸延遲 (ns/M) 訊號于傳輸線上的傳輸速度 （訊號跑完1M線所需的時間） nSkew 傳輸延遲差 （ps/M) 訊號于不同回路之傳播速度之差異值差異過大會影響訊號同步性導致訊號失真 nCross Talk 串音 (dB) 兩個電路間靜電及磁力耦合形成串音分為近端串音及遠端串音電氣特性LMLMLMLMDriving signalACBD常用線材常用線材HighspeedelectricalfunctionalitynNS=10-9 PS=10-12
13、nB=8b 1G=109n1M=106常用單位三.線材測試拉伸抗張 不同材料拉伸抗張特性均有所差異生產或送UL承認時均須檢驗包括老化後之特性值。耐燃要求n塑膠材料耐燃等級有94HB、94-V0、94-V1、94-V2。電線外被耐燃等級依UL不同類別電線可分為VW-1、CL2、CL3、CMR、CMP。CSA則為FT1、FT2、FT4、RT6為了達到客戶要求或產品規格之耐燃，外被料可自配或外購，越高等級的耐燃材料其加工性及部份特性會受到影響。電氣特性 絕緣電阻（Insulation Resistance)單位：M/KM 不同絕緣材料其介質強度有所差異，以致能防止電流從導體漏泄之阻力絕緣體之度量，通
14、常以百萬歐姆（M)表示之，此值起高表示其絕緣越好。電氣特性n電容 （Capacitance) 單位：pf/Mn在傳輸通訊電纜佔有極重要的地位，代表電纜所使用介質的好壞，電容量之產生是由於兩導體間有電位差的存在，電容量之高低會影響線路之品質亦為線路傳輸衰減之主要因素，因此在通訊線路所使用之介質常數通常都很低，其目的即在降低電容量。電氣特性n衰減(Attenuation) 單位：dBn線路中之功率或信號之損失，包含以下4種：1.導體本身之電阻及高頻偉輸集膚效應（Skin Effect)之損失；2.絕緣所造成之損失，一般絕緣無法達到無限大；3.高頻的天線效應；4.阻抗不匹配所造成的損失。電氣特性n串
15、音（Cross Talk) 單位：dBnNEXT (Near end Cross Talk )近端串音和FEXT(Far end Cross Talk )遠端串音與長度成正比。n兩電路間靜電及磁力藕合（Electrostatio and Electromagnetic Coupling)形成聲音，磁力耦合電壓大小與頻率成正比，頻率越高耦合電壓越大、串音越大，電力耦合電壓與電容成正比與絕緣材質有關，改善方法為採用芯線交叉法（絞線）使幹擾電流產生不同向量的電壓而互相抵消達到降低串音幹擾的目的。電氣特性n特性阻抗（impedance Zo)單位：n選擇介電常數低的絕緣的材料在前面略的所述。幫一般用在
16、偉輸線時為了提升特性阻抗及縮小處徑均採用發泡絕緣材料又為了不使發泡變形面採用Foam-Skin or Skin-Foam-Skin的押出均要使用專屬的押出機，以下為同軸線特性阻抗設計公式。n Zo= 138 D *10g10 dn :絕緣材料之介電系數 D:絕緣處徑n d:導體外徑電氣特性n衰減串音比（Attenuation to cross talk ratio)單位：dBn衰減和串音之損耗差值決定可使用頻寬。可用頻寬通長定義為ACR下降至10dBr 對應頻寬。這個數值在第五類電纜為70MHz電氣特性n回傳損失（Return Loss) 單位：dB n用以量測通到元件連結不匹配使得訊號回傳導
17、致發射端的能量損耗。這個值是越大越好。nSRL=20logT T=反射系數nCoax同軸之SRL=10log nTwist絞對之SRL=20log 10Tn量測設備：HP8753電氣特性n反射系數n當訊號加於接受端負載與傳輸線特性阻抗不匹配是則比負載不能把全部電能吸收部份部分反射回去。電氣特性n駐波比n全反射=，無反射時=0。Return Loss和VSWR成正比，也就是說前者越大則後者越小接近1。電氣特性n縱向傳遞損耗n平衡傳輸模式（Belanced mode fransmission mode)可降低反射值及強化抗噪音能力，可縱LCL值上表現出來其值越大越好。電氣特性n傳播速度VPn亦即波長縮短率，同軸電纜特性之一其定義為空氣之介質系數(0）與絕緣休介質系數（1）之平方根之比值，空氣之介質系數為1。電氣特性n傳輸差異值n訊號於不同回路之傳播速度異值，差異過大會影響訊號同步性導致訊號失真。電氣特性n傳輸延遲n訊號於傳輸線上的傳輸速度。Thank You!
