PCB-ontwerp: versteekte lokvalle agter die slanglyn

Om die slanglyn te verstaan, kom ons praat oor PCB roete eerste. Dit lyk nie of hierdie konsep bekendgestel hoef te word nie. Doen die hardeware-ingenieur nie elke dag bedradingwerk nie? Elke spoor op die PCB word een vir een deur die hardeware-ingenieur uitgetrek. Wat kan gesê word? Trouens, hierdie eenvoudige roetering bevat ook baie kennispunte wat ons gewoonlik ignoreer. Byvoorbeeld, die konsep van mikrostrooklyn en strooklyn. Eenvoudig gestel, die mikrostrooklyn is die spoor wat op die oppervlak van die PCB-bord loop, en die strooklyn is die spoor wat op die binneste laag van die PCB loop. Wat is die verskil tussen hierdie twee lyne?

ipcb

Die verwysingsvlak van die mikrostrooklyn is die grondvlak van die binneste laag van die PCB, en die ander kant van die spoor is aan die lug blootgestel, wat veroorsaak dat die diëlektriese konstante rondom die spoor inkonsekwent is. Byvoorbeeld, die diëlektriese konstante van ons algemeen gebruikte FR4-substraat is ongeveer 4.2, die diëlektriese konstante van lug is 1. Daar is verwysingsvlakke op beide die boonste en onderste kante van die strooklyn, die hele spoor is in die PCB-substraat ingebed, en die diëlektriese konstante rondom die spoor is dieselfde. Dit veroorsaak ook dat die TEM-golf op die strooklyn oorgedra word, terwyl die kwasi-TEM-golf op die mikrostrooklyn oorgedra word. Hoekom is dit ‘n kwasi-TEM-golf? Dit is as gevolg van die fase-wanpassing by die koppelvlak tussen die lug en die PCB-substraat. Wat is TEM-golf? As jy dieper delf oor hierdie kwessie, sal jy dit nie binne tien en ‘n half maande kan voltooi nie.

Om ‘n lang storie kort te maak, of dit nou ‘n mikrostrooklyn of ‘n strooklyn is, hul rol is niks meer as om seine te dra nie, hetsy digitale seine of analoog seine. Hierdie seine word in die vorm van elektromagnetiese golwe van die een kant na die ander in die spoor oorgedra. Aangesien dit ‘n golf is, moet daar spoed wees. Wat is die spoed van die sein op die PCB-spoor? Volgens die verskil in diëlektriese konstante is die spoed ook anders. Die voortplantingspoed van elektromagnetiese golwe in die lug is die bekende spoed van lig. Die voortplantingssnelheid in ander media moet deur die volgende formule bereken word:

V=C/Er0.5

Onder hulle is V die voortplantingsspoed in die medium, C is die spoed van lig, en Er is die diëlektriese konstante van die medium. Deur hierdie formule kan ons maklik die transmissiespoed van die sein op die PCB-spoor bereken. Byvoorbeeld, ons neem eenvoudig die diëlektriese konstante van die FR4 basismateriaal in die formule om dit te bereken, dit wil sê, die transmissiespoed van die sein in die FR4 basismateriaal is die helfte van die spoed van lig. Omdat die helfte van die mikrostrooklyn wat op die oppervlak nagespoor word, egter in die lug is en die helfte in die substraat, sal die diëlektriese konstante effens verminder word, dus sal die transmissiespoed effens vinniger wees as dié van die strooklyn. Die algemeen gebruikte empiriese data is dat die spoorvertraging van die mikrostrooklyn ongeveer 140ps/duim is, en die spoorvertraging van die strooklyn ongeveer 166ps/duim is.

Soos ek voorheen gesê het, is daar net een doel, dit is, die seinversending op die PCB is vertraag! Dit wil sê, die sein word nie in ‘n oomblik na die ander pen deur die bedrading oorgedra nadat een pen gestuur is nie. Alhoewel die seinoordragspoed baie vinnig is, sal dit steeds die seinoordrag beïnvloed solank die spoorlengte lank genoeg is. Byvoorbeeld, vir ‘n 1GHz-sein is die tydperk 1ns, en die tyd van die stygende of dalende rand is ongeveer een tiende van die tydperk, dan is dit 100ps. As die lengte van ons spoor meer as 1 duim (ongeveer 2.54 cm) oorskry, sal die transmissievertraging meer as ‘n stygende rand wees. As die spoor 8 duim (ongeveer 20 cm) oorskry, sal die vertraging ‘n volle siklus wees!

Dit blyk dat PCB so ‘n groot impak het, dit is baie algemeen dat ons borde meer as 1 duim spore het. Sal die vertraging die normale werking van die bord beïnvloed? As jy na die werklike stelsel kyk, as dit net ‘n sein is en jy nie ander seine wil afskakel nie, lyk dit of die vertraging geen effek het nie. In ‘n hoëspoedstelsel sal hierdie vertraging egter werklik in werking tree. Ons algemene geheuedeeltjies is byvoorbeeld in die vorm van ‘n bus verbind, met datalyne, adreslyne, horlosies en beheerlyne. Kyk na ons video-koppelvlak. Maak nie saak hoeveel kanale HDMI of DVI is nie, dit sal datakanale en klokkanale bevat. Of sommige busprotokolle, wat almal sinchroniese oordrag van data en klok is. Dan, in ‘n werklike hoëspoedstelsel, word hierdie klokseine en dataseine sinchronies vanaf die hoofskyfie gestuur. As ons PCB-spoorontwerp swak is, verskil die lengte van die kloksein en die datasein baie. Dit is maklik om verkeerde monsterneming van data te veroorsaak, en dan sal die hele stelsel nie normaal werk nie.

Wat moet ons doen om hierdie probleem op te los? Natuurlik sou ons dink dat as die kort-lengte spore verleng word sodat die spoorlengtes van dieselfde groep dieselfde is, dan sal die vertraging dieselfde wees? Hoe om die bedrading te verleng? Gaan om! Bingo! Dit is nie maklik om uiteindelik terug te keer na die onderwerp nie. Dit is die hooffunksie van die slanglyn in die hoëspoedstelsel. Winding, gelyke lengte. Dis so eenvoudig. Die slanglyn word gebruik om ewe lank te draai. Deur die kronkellyn te trek, kan ons dieselfde groep seine dieselfde lengte maak, sodat nadat die ontvangskyfie die sein ontvang het, die data nie deur die verskillende vertragings op die PCB-spoor veroorsaak sal word nie. Verkeerde keuse. Die slanglyn is dieselfde as die spore op ander PCB-borde.

Hulle word gebruik om die seine te verbind, maar hulle is langer en het dit nie. Die slanglyn is dus nie diep nie en nie te ingewikkeld nie. Aangesien dit dieselfde is as ander bedrading, is sommige algemeen gebruikte bedradingreëls ook van toepassing op slanglyne. Terselfdertyd, as gevolg van die spesiale struktuur van serpentynlyne, moet u daaraan aandag gee wanneer u bedrading. Probeer byvoorbeeld om die kronkellyne verder parallel aan mekaar te hou. Korter, dit wil sê, gaan om ‘n groot draai soos die spreekwoord sê, moenie te dig en te klein in ‘n klein area gaan nie.

Dit alles help om seininterferensie te verminder. Die slanglyn sal ‘n slegte invloed op die sein hê as gevolg van die kunsmatige toename van die lynlengte, solank dit aan die tydsberekeningsvereistes in die stelsel kan voldoen, moet dit nie gebruik word nie. Sommige ingenieurs gebruik DDR of hoëspoed seine om die hele groep ewe lank te maak. Die slanglyne vlieg oor die hele bord. Dit blyk dat dit beter bedrading is. Trouens, dit is lui en onverantwoordelik. Baie plekke wat nie gewikkel hoef te word nie, word gewikkel, wat die area van die bord mors en ook die seinkwaliteit verminder. Ons moet die vertragingsoortolligheid volgens die werklike seinspoedvereistes bereken om die bedradingsreëls van die bord te bepaal.

Benewens die funksie van gelyke lengte, word verskeie ander funksies van die slanglyn dikwels in artikels op die internet genoem, so ek sal ook kortliks hieroor praat.

1. Een van die woorde wat ek dikwels sien, is die rol van impedansie-passing. Hierdie stelling is baie vreemd. Die impedansie van die PCB-spoor hou verband met die lynwydte, die diëlektriese konstante en die afstand van die verwysingsvlak. Wanneer hou dit verband met die slanglyn? Wanneer beïnvloed die vorm van die spoor die impedansie? Ek weet nie waar die bron van hierdie stelling vandaan kom nie.

2. daar word ook gesê dat dit die rol van filtering is. Daar kan nie gesê word dat hierdie funksie afwesig is nie, maar daar behoort geen filterfunksie in digitale stroombane te wees nie, of ons hoef nie hierdie funksie in digitale stroombane te gebruik nie. In die radiofrekwensiekring kan die slangspoor ‘n LC-stroombaan vorm. As dit ‘n filter effek op ‘n sekere frekwensie sein het, is dit steeds die verlede.

3. Ontvangs antenna. Dit kan wees. Ons kan hierdie effek op sommige selfone of radio’s sien. Sommige antennas word met PCB-spore gemaak.

4. Induktansie. Dit kan wees. Alle spore op die PCB het oorspronklik parasitiese induktansie. Dit is haalbaar om sommige PCB-induktors te maak.

5. Sekering. Hierdie effek maak my raadop. Hoe funksioneer die kort en smal slangdraad as ‘n lont? Brand uit wanneer die stroom hoog is? Die bord is nie geskrap nie, die prys van hierdie lont is te hoog, ek weet regtig nie in watter soort toepassing dit gebruik sal word nie.

Deur bogenoemde inleiding kan ons verduidelik dat in analoog- of radiofrekwensiekringe, serpentynlyne ‘n paar spesiale funksies het, wat bepaal word deur die eienskappe van mikrostrooklyne. In digitale stroombaanontwerp word die slanglyn vir gelyke lengte gebruik om tydsberekening te bereik. Daarbenewens sal die serpentynlyn die seinkwaliteit beïnvloed, dus moet die stelselvereistes in die stelsel uitgeklaar word, die stelseloortolligheid moet volgens die werklike vereistes bereken word, en die serpentynlyn moet met omsigtigheid gebruik word.