Каб зразумець серпантынную лінію, пагаворым аб Друкаваная плата маршрутызацыя першай. Гэта паняцце, здаецца, не трэба ўводзіць. Хіба інжынер-апаратнік не кожны дзень займаецца праводкай? Кожны след на друкаванай плаце адзін за адным выцягвае інжынер-апаратнік. Што можна сказаць? На самай справе, гэтая простая маршрутызацыя таксама змяшчае шмат кропак ведаў, якія мы звычайна ігнаруем. Напрыклад, паняцце мікрапалоскавай лініі і палоскавай лініі. Прасцей кажучы, мікрапалоскавая лінія – гэта траса, якая праходзіць на паверхні платы друкаванай платы, а палоскавая – гэта траса, якая праходзіць на ўнутраным пласце друкаванай платы. У чым розніца паміж гэтымі двума радкамі?

Апорная плоскасць мікрапалоскавай лініі з’яўляецца плоскасцю зазямлення ўнутранага пласта друкаванай платы, а другі бок трасы падвяргаецца ўздзеянню паветра, што прыводзіць да непаслядоўнасці дыэлектрычнай пранікальнасці вакол следа. Напрыклад, дыэлектрычная пранікальнасць нашай звычайна выкарыстоўванай падкладкі FR4 складае каля 4.2, дыэлектрычная пранікальнасць паветра роўная 1. Ёсць апорныя плоскасці як на верхнім, так і на ніжнім баках паласы, увесь след убудаваны ў падкладку друкаванай платы, і дыэлектрычная пранікальнасць вакол следа аднолькавая. Гэта таксама прыводзіць да таго, што хваля ПЭМ перадаецца па палоскавай лініі, у той час як хваля квазі-ПЭМ перадаецца па мікрапалоскавай лініі. Чаму гэта квазі-TEM хваля? Гэта звязана з неадпаведнасцю фаз на стыку паміж паветрам і падкладкай друкаванай платы. Што такое хваля TEM? Калі паглыбіцца ў гэтую праблему, то за дзесяць з паловай месяцаў яе не скончыш.

Карацей кажучы, няхай гэта будзе мікрапалоскавая лінія або палоскавая лінія, іх роля не што іншае, як перадача сігналаў, лічбавых або аналагавых сігналаў. Гэтыя сігналы перадаюцца ў выглядзе электрамагнітных хваль ад аднаго канца да іншага ў след. Паколькі гэта хваля, павінна быць хуткасць. Якая хуткасць сігналу на трасе друкаванай платы? Па розніцы ў дыэлектрычнай пранікальнасці адрозніваецца і хуткасць. Хуткасць распаўсюджвання электрамагнітных хваль у паветры з’яўляецца вядомай хуткасцю святла. Хуткасць распаўсюджвання ў іншых асяроддзях павінна быць разлічана па наступнай формуле:

V=C/Er0.5

Сярод іх V – хуткасць распаўсюджвання ў асяроддзі, C – хуткасць святла, а Er – дыэлектрычная пранікальнасць асяроддзя. З дапамогай гэтай формулы мы можам лёгка разлічыць хуткасць перадачы сігналу на трасе друкаванай платы. Напрыклад, мы проста бярэм дыэлектрычную пранікальнасць асноўнага матэрыялу FR4 у формулу, каб вылічыць яе, гэта значыць, хуткасць перадачы сігналу ў базавым матэрыяле FR4 складае палову хуткасці святла. Аднак, паколькі палова мікрапалоскавай лініі, якая прасочваецца на паверхні, знаходзіцца ў паветры, а палова ў падкладцы, дыэлектрычная пранікальнасць будзе трохі зніжана, таму хуткасць перадачы будзе крыху вышэй, чым у паласачнай лініі. Звычайна выкарыстоўваюцца эмпірычныя дадзеныя, што затрымка трасіроўкі мікрапалоскавай лініі складае каля 140 пс/цалю, а затрымка трасіроўкі палоскавай лініі складае каля 166 пс/цалю.

Як я ўжо казаў раней, ёсць толькі адна мэта, гэта значыць перадача сігналу на друкаванай платы затрымліваецца! Гэта значыць, сігнал не перадаецца на іншы штыфт праз праводку ў адно імгненне пасля таго, як адзін вывад быў адпраўлены. Нягледзячы на ​​тое, што хуткасць перадачы сігналу вельмі высокая, пакуль даўжыня следу дастаткова доўгая, гэта ўсё роўна будзе ўплываць на перадачу сігналу. Напрыклад, для сігналу з частатой 1 Ггц перыяд складае 1 нс, а час нарастаючага або нисходящего фронта складае прыкладна адну дзясятую перыяду, тады гэта 100 пс. Калі даўжыня нашага следу перавышае 1 цалю (прыкладна 2.54 см), то затрымка перадачы будзе больш, чым нарастаючы фронт. Калі след перавышае 8 цаляў (прыкладна 20 см), то затрымка будзе поўным цыклам!

Аказваецца, друкаваная плата аказвае такі вялікі ўплыў, што вельмі часта нашы платы маюць сляды больш за 1 цалі. Ці паўплывае затрымка на нармальную працу платы? Гледзячы на ​​фактычную сістэму, калі гэта проста сігнал і вы не хочаце адключаць іншыя сігналы, то затрымка, здаецца, не мае ніякага эфекту. Аднак у высакахуткаснай сістэме гэтая затрымка фактычна ўступіць у сілу. Напрыклад, нашы агульныя часціцы памяці злучаны ў выглядзе шыны, з лініямі дадзеных, адраснымі лініямі, гадзінамі і лініямі кіравання. Паглядзіце наш відэаінтэрфейс. Незалежна ад таго, колькі каналаў HDMI або DVI, ён будзе ўтрымліваць каналы перадачы дадзеных і тактавыя каналы. Або некаторыя пратаколы шыны, усе з якіх з’яўляюцца сінхроннай перадачай даных і гадзін. Затым, у рэальнай высакахуткаснай сістэме, гэтыя тактавыя сігналы і сігналы дадзеных сінхронна адпраўляюцца з асноўнага чыпа. Калі наша канструкцыя трасіроўкі друкаванай платы дрэнная, даўжыня тактавага сігналу і сігналу дадзеных моцна адрозніваецца. Выклікаць няправільную выбарку дадзеных лёгка, і тады ўся сістэма не будзе нармальна працаваць.

Што мы павінны зрабіць, каб вырашыць гэтую праблему? Натуральна, мы б думалі, што калі карацейшыя трасы падоўжыць так, каб даўжыні трас адной і той жа групы былі аднолькавымі, то затрымка будзе аднолькавай? Як падоўжыць праводку? Абыходзьце! Бінга! Нялёгка нарэшце вярнуцца да тэмы. Гэта асноўная функцыя серпантына ў хуткаснай сістэме. Абмотка, роўнай даўжыні. Гэта так проста. Для намотвання аднолькавай даўжыні выкарыстоўваецца змеіная леска. Накрэсліваючы змяіную лінію, мы можам зрабіць адну і тую ж групу сігналаў аднолькавай даўжыні, так што пасля таго, як прымаючы чып атрымае сігнал, дадзеныя не будуць выкліканыя рознымі затрымкамі на трасе друкаванай платы. Няправільны выбар. Змеіная лінія такая ж, як і сляды на іншых платах.

Яны выкарыстоўваюцца для падлучэння сігналаў, але яны даўжэйшыя і не маюць гэтага. Так што серпантын лінія не глыбокая і не занадта складаная. Паколькі гэта тое ж самае, што і іншыя праводкі, некаторыя звычайна выкарыстоўваюцца правілы праводкі таксама дастасавальныя да змеепадобных ліній. У той жа час з-за асаблівай структуры змеепадобных ліній на гэта варта звяртаць увагу пры праводцы. Напрыклад, паспрабуйце трымаць змеепадобныя лініі паралельна адзін аднаму далей. Карацей, гэта значыць, абыходзьце вялікі паварот, як гаворыцца, не заходзьце занадта шчыльна і занадта мала на маленькай плошчы.

Усё гэта дапамагае паменшыць перашкоды сігналу. Змеіная лінія будзе дрэнна ўплываць на сігнал з-за штучнага павелічэння даўжыні лініі, таму, пакуль яна можа адпавядаць патрабаванням да часу ў сістэме, не выкарыстоўвайце яе. Некаторыя інжынеры выкарыстоўваюць DDR або высакахуткасныя сігналы, каб зрабіць усю групу роўнай даўжыні. Змеепадобныя лініі разлятаюцца па ўсёй дошцы. Здаецца, што гэта лепшая праводка. Насамрэч, гэта ляніва і безадказна. Шмат месцаў, якія не трэба накручваць, накручваюцца, што губляе плошчу платы, а таксама зніжае якасць сігналу. Мы павінны разлічыць празмернасць затрымкі ў адпаведнасці з рэальнымі патрабаваннямі да хуткасці сігналу, каб вызначыць правілы падключэння платы.

Акрамя функцыі роўнай даўжыні, у артыкулах у інтэрнэце часта згадваюцца некалькі іншых функцый змеепадобнай лініі, таму я тут таксама коратка раскажу пра яе.

1. Адно са слоў, якія я часта бачу, – гэта роля ўзгаднення імпедансу. Гэтая заява вельмі дзіўная. Імпеданс трасы друкаванай платы звязаны з шырынёй лініі, дыэлектрычнай пранікальнасцю і адлегласцю ад апорнай плоскасці. Калі гэта звязана з серпанціннай лініяй? Калі форма следу ўплывае на імпеданс? Я не ведаю, адкуль паходзіць крыніца гэтай заявы.

2. таксама гаворыцца, што гэта роля фільтрацыі. Нельга сказаць, што гэтая функцыя адсутнічае, але ў лічбавых схемах не павінна быць функцыі фільтрацыі, або нам не трэба выкарыстоўваць гэтую функцыю ў лічбавых схемах. У радыёчастотным ланцугу змеепадобны след можа ўтвараць LC-ланцуг. Калі ён аказвае фільтраванне сігналу пэўнай частоты, гэта ўсё яшчэ мінулае.

3. Прыёмная антэна. Гэта можа быць. Мы бачым гэты эфект на некаторых мабільных тэлефонах або радыё. Некаторыя антэны зроблены са слядамі друкаванай платы.

4. Індуктыўнасць. Гэта можа быць. Усе сляды на друкаванай плаце першапачаткова маюць паразітарную індуктыўнасць. Гэта дасягальна, каб зрабіць некаторыя шпулькі індуктыўнасці.

5. Засцерагальнік. Гэты эфект выклікае ў мяне здзіўленне. Як кароткі і вузкі змеепадобны провад функцыянуе ў якасці засцерагальніка? Згараць, калі ток вялікі? Плата не адабраная, цана гэтага засцерагальніка занадта высокая, я сапраўды не ведаю, у якім дадатку ён будзе выкарыстоўвацца.

З дапамогай прыведзенага вышэй увядзення мы можам удакладніць, што ў аналагавых або радыёчастотных схемах серпантынныя лініі выконваюць некаторыя спецыяльныя функцыі, якія вызначаюцца характарыстыкамі мікрапалоскавых ліній. У лічбавым дызайне схемы змеепадобных лінія выкарыстоўваецца роўнай даўжыні, каб дасягнуць адпаведнасці часу. Акрамя таго, змяіная лінія будзе ўплываць на якасць сігналу, таму сістэмныя патрабаванні павінны быць удакладнены ў сістэме, празмернасць сістэмы павінна быць разлічана ў адпаведнасці з фактычнымі патрабаваннямі, а змяіная лінія павінна быць выкарыстана з асцярогай.