لفهم الخط السربنتين ، دعنا نتحدث عنه PCB التوجيه أولا. لا يبدو أن هذا المفهوم بحاجة إلى التعريف. ألا يقوم مهندس الأجهزة بعمل الأسلاك كل يوم؟ يتم رسم كل أثر على PCB واحدًا تلو الآخر بواسطة مهندس الأجهزة. ماذا يمكن ان يقال؟ في الواقع ، يحتوي هذا التوجيه البسيط أيضًا على الكثير من نقاط المعرفة التي نتجاهلها عادةً. على سبيل المثال ، مفهوم خط microstrip و stripline. ببساطة ، خط microstrip هو التتبع الذي يعمل على سطح لوحة PCB ، والخط المخطط هو التتبع الذي يعمل على الطبقة الداخلية من PCB. ما الفرق بين هذين الخطين؟

المستوى المرجعي لخط microstrip هو المستوى الأرضي للطبقة الداخلية من ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ويتعرض الجانب الآخر من التتبع للهواء ، مما يتسبب في عدم تناسق ثابت العزل حول التتبع. على سبيل المثال ، ثابت العزل الكهربائي للركيزة FR4 المستخدمة بشكل شائع هو حوالي 4.2 ، وثابت العزل الكهربائي للهواء هو 1. هناك مستويات مرجعية على كلا الجانبين العلوي والسفلي لخط الشريط ، ويتم تضمين التتبع بالكامل في ركيزة PCB ، وثابت العزل حول الأثر هو نفسه. يؤدي هذا أيضًا إلى إرسال موجة TEM على خط الشريط ، بينما تنتقل موجة شبه TEM على خط microstrip. لماذا هي شبه موجة TEM؟ ويرجع ذلك إلى عدم تطابق المرحلة في الواجهة بين الهواء وركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ما هي موجة TEM؟ إذا تعمقت في هذه المشكلة ، فلن تتمكن من الانتهاء منها في غضون عشرة أشهر ونصف.

لجعل القصة الطويلة قصيرة ، سواء كانت خطًا صغيرًا أو خطًا ، فإن دورهم ليس أكثر من نقل الإشارات ، سواء كانت إشارات رقمية أو إشارات تمثيلية. تنتقل هذه الإشارات في شكل موجات كهرومغناطيسية من طرف إلى آخر في التتبع. نظرًا لأنها موجة ، يجب أن تكون هناك سرعة. ما هي سرعة الإشارة على تتبع ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟ وفقًا للاختلاف في ثابت العزل الكهربائي ، تختلف السرعة أيضًا. سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الهواء هي سرعة الضوء المعروفة. يجب حساب سرعة الانتشار في الوسائط الأخرى بالصيغة التالية:

V = C / Er0.5

من بينها ، V هي سرعة الانتشار في الوسط ، و C هي سرعة الضوء ، و Er هو ثابت العزل الكهربائي للوسيط. من خلال هذه الصيغة ، يمكننا بسهولة حساب سرعة إرسال الإشارة على تتبع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. على سبيل المثال ، نأخذ ببساطة ثابت العزل للمادة الأساسية FR4 في الصيغة لحسابه ، أي أن سرعة إرسال الإشارة في المادة الأساسية FR4 هي نصف سرعة الضوء. ومع ذلك ، نظرًا لأن نصف خط microstrip الذي تم تتبعه على السطح موجود في الهواء ونصفه في الركيزة ، فسيتم تقليل ثابت العزل بشكل طفيف ، وبالتالي ستكون سرعة النقل أسرع قليلاً من خط الشريط. البيانات التجريبية شائعة الاستخدام هي أن تأخر التتبع لخط microstrip يبلغ حوالي 140ps / بوصة ، وتأخر تتبع الخط المخطط يبلغ حوالي 166ps / بوصة.

كما قلت من قبل ، هناك غرض واحد فقط ، وهو أن نقل الإشارة على PCB يتأخر! وهذا يعني أن الإشارة لا تنتقل إلى الطرف الآخر من خلال الأسلاك في لحظة بعد إرسال دبوس واحد. على الرغم من أن سرعة إرسال الإشارة سريعة جدًا ، طالما أن طول التتبع طويل بما يكفي ، فإنها ستظل تؤثر على إرسال الإشارة. على سبيل المثال ، بالنسبة لإشارة 1 جيجاهرتز ، تكون الفترة 1 نانوثانية ، ووقت ارتفاع أو هبوط الحافة حوالي عُشر الفترة ، ثم 100 ثانية. إذا تجاوز طول التتبع 1 بوصة (حوالي 2.54 سم) ، فسيكون تأخير الإرسال أكثر من حافة صاعدة. إذا تجاوز الأثر 8 بوصات (حوالي 20 سم) ، فسيكون التأخير دورة كاملة!

اتضح أن ثنائي الفينيل متعدد الكلور له تأثير كبير ، فمن الشائع جدًا أن تحتوي لوحاتنا على آثار تزيد عن 1 بوصة. هل سيؤثر التأخير على التشغيل العادي للوحة؟ بالنظر إلى النظام الفعلي ، إذا كانت مجرد إشارة ولا تريد إيقاف تشغيل الإشارات الأخرى ، فلا يبدو أن للتأخير أي تأثير. ومع ذلك ، في نظام عالي السرعة ، سيسري هذا التأخير بالفعل. على سبيل المثال ، ترتبط جزيئات ذاكرتنا الشائعة في شكل ناقل ، بخطوط بيانات وخطوط عناوين وساعات وخطوط تحكم. ألق نظرة على واجهة الفيديو الخاصة بنا. بغض النظر عن عدد القنوات الموجودة على HDMI أو DVI ، فإنها ستحتوي على قنوات البيانات وقنوات الساعة. أو بعض بروتوكولات الناقل ، وكلها عبارة عن نقل متزامن للبيانات والساعة. بعد ذلك ، في نظام فعلي عالي السرعة ، يتم إرسال إشارات الساعة وإشارات البيانات هذه بشكل متزامن من الشريحة الرئيسية. إذا كان تصميم تتبع PCB الخاص بنا ضعيفًا ، فإن طول إشارة الساعة وإشارة البيانات مختلفان تمامًا. من السهل التسبب في أخذ عينات خاطئة من البيانات ، ومن ثم لن يعمل النظام بأكمله بشكل طبيعي.

ماذا يجب ان نفعل لحل هذه المشكلة؟ بطبيعة الحال ، نعتقد أنه إذا تم تطويل الآثار قصيرة الطول بحيث تكون أطوال التتبع لنفس المجموعة هي نفسها ، فحينئذٍ سيكون التأخير هو نفسه؟ كيف تطيل الأسلاك؟ اذهب من حول! بنغو! ليس من السهل العودة أخيرًا إلى الموضوع. هذه هي الوظيفة الرئيسية لخط السربنتين في النظام عالي السرعة. لف ، متساوي الطول. بكل بساطة. يتم استخدام خط اعوج لتصفية الطول المتساوي. من خلال رسم الخط السربنتين ، يمكننا جعل نفس مجموعة الإشارات لها نفس الطول ، بحيث بعد أن تستقبل الشريحة المستقبلة الإشارة ، لن تكون البيانات ناتجة عن التأخيرات المختلفة في تتبع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. اختيار خاطئ. الخط السربنتين هو نفس الآثار الموجودة على لوحات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الأخرى.

يتم استخدامها لتوصيل الإشارات ، لكنها أطول وليس بها. لذا فإن الخط السربنتيني ليس عميقًا وليس معقدًا للغاية. نظرًا لأنها مماثلة للأسلاك الأخرى ، فإن بعض قواعد الأسلاك الشائعة الاستخدام تنطبق أيضًا على خطوط السربنتين. في الوقت نفسه ، نظرًا للهيكل الخاص لخطوط السربنتين ، يجب الانتباه إليها عند توصيل الأسلاك. على سبيل المثال ، حاول إبقاء خطوط السربنتين موازية لبعضها البعض. أقصر ، أي الالتفاف حول منعطف كبير كما يقول المثل ، لا تذهب كثيفًا جدًا وصغيرًا جدًا في منطقة صغيرة.

كل هذا يساعد على تقليل تداخل الإشارة. سيكون للخط السربنتين تأثير سيء على الإشارة بسبب الزيادة المصطنعة في طول الخط ، لذلك لا تستخدمه طالما أنه يمكن أن يفي بمتطلبات التوقيت في النظام. يستخدم بعض المهندسين DDR أو إشارات عالية السرعة لجعل المجموعة بأكملها متساوية في الطول. خطوط اعوج تطير في جميع أنحاء اللوح. يبدو أن هذا أفضل الأسلاك. في الواقع ، هذا كسول وغير مسؤول. يتم جرح العديد من الأماكن التي لا تحتاج إلى جرح ، مما يهدر مساحة اللوحة ، ويقلل أيضًا من جودة الإشارة. يجب أن نحسب التأخير الفائض وفقًا لمتطلبات سرعة الإشارة الفعلية ، وذلك لتحديد قواعد الأسلاك الخاصة باللوحة.

بالإضافة إلى وظيفة الطول المتساوي ، غالبًا ما يتم ذكر العديد من الوظائف الأخرى لخط السربنتين في مقالات على الإنترنت ، لذلك سأتحدث عنها باختصار هنا.

1. واحدة من الكلمات التي كثيرا ما أراها هي دور مطابقة المعاوقة. هذا البيان غريب جدا. ترتبط مقاومة تتبع PCB بعرض الخط وثابت العزل ومسافة المستوى المرجعي. متى ترتبط بخط اعوج؟ متى يؤثر شكل الأثر على الممانعة؟ لا أعرف من أين يأتي مصدر هذا البيان.

2. يقال أيضًا أنه دور التصفية. لا يمكن القول أن هذه الوظيفة غائبة ، ولكن لا ينبغي أن تكون هناك وظيفة تصفية في الدوائر الرقمية أو لا نحتاج إلى استخدام هذه الوظيفة في الدوائر الرقمية. في دائرة تردد الراديو ، يمكن أن يشكل التتبع السربنتين دائرة LC. إذا كان لها تأثير ترشيح على إشارة تردد معينة ، فإنها لا تزال من الماضي.

3. استقبال هوائي. هذا يمكن أن يكون. يمكننا أن نرى هذا التأثير على بعض الهواتف المحمولة أو أجهزة الراديو. بعض الهوائيات مصنوعة من آثار ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

4. الحث. هذا يمكن أن يكون. جميع الآثار الموجودة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور لها في الأصل تحريض طفيلي. من الممكن صنع بعض محاثات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

5. الصمامات. هذا التأثير يجعلني في حيرة. كيف يعمل السلك القصير والضيق كفتيل؟ تحترق عندما يكون التيار مرتفعًا؟ لم يتم إلغاء اللوحة ، وسعر هذا المصهر مرتفع للغاية ، ولا أعرف حقًا نوع التطبيق الذي سيتم استخدامه فيه.

من خلال المقدمة أعلاه ، يمكننا توضيح أنه في دوائر التردد التناظري أو الراديوي ، تتمتع خطوط السربنتين ببعض الوظائف الخاصة ، والتي تحددها خصائص خطوط microstrip. في تصميم الدوائر الرقمية ، يتم استخدام خط السربنتين بطول متساوٍ لتحقيق مطابقة التوقيت. بالإضافة إلى ذلك ، سيؤثر الخط السربنتين على جودة الإشارة ، لذلك يجب توضيح متطلبات النظام في النظام ، ويجب حساب التكرار في النظام وفقًا للمتطلبات الفعلية ، ويجب استخدام الخط السربنتين بحذر.