For at forstå slangelinjen, lad os tale om PCB rute først. Dette koncept ser ikke ud til at skulle introduceres. Laver hardwareingeniøren ikke ledningsarbejde hver dag? Hvert spor på printkortet trækkes ud én efter én af hardwareingeniøren. Hvad kan man sige? Faktisk indeholder denne simple routing også en masse videnspunkter, som vi normalt ignorerer. For eksempel konceptet med microstrip line og stripline. Kort sagt er microstrip-linjen det spor, der løber på overfladen af ​​printkortet, og striplinen er sporet, der løber på det indre lag af printkortet. Hvad er forskellen mellem disse to linjer?

Referenceplanet for mikrostrip-linjen er jordplanet for det indre lag af PCB’et, og den anden side af sporet er udsat for luften, hvilket får dielektrisk konstant omkring sporet til at være inkonsekvent. For eksempel er dielektricitetskonstanten for vores almindeligt anvendte FR4-substrat omkring 4.2, luftens dielektriske konstant er 1. Der er referenceplaner på både over- og undersiden af ​​striplinjen, hele sporet er indlejret i PCB-substratet, og dielektricitetskonstanten omkring sporet er den samme. Dette bevirker også, at TEM-bølgen transmitteres på striplinjen, mens quasi-TEM-bølgen transmitteres på mikrostriplinjen. Hvorfor er det en kvasi-TEM-bølge? Det skyldes fasemisforholdet ved grænsefladen mellem luften og PCB-substratet. Hvad er TEM-bølge? Hvis du graver dybere i dette spørgsmål, vil du ikke være i stand til at afslutte det på ti en halv måned.

For at gøre en lang historie kort, uanset om det er en microstrip-linje eller en stripline, er deres rolle intet andet end at bære signaler, uanset om det er digitale signaler eller analoge signaler. Disse signaler transmitteres i form af elektromagnetiske bølger fra den ene ende til den anden i sporet. Da det er en bølge, skal der være fart på. Hvad er hastigheden af ​​signalet på PCB-sporet? Ifølge forskellen i dielektrisk konstant er hastigheden også anderledes. Udbredelseshastigheden af ​​elektromagnetiske bølger i luften er den velkendte lyshastighed. Udbredelseshastigheden i andre medier skal beregnes med følgende formel:

V=C/Er0.5

Blandt dem er V udbredelseshastigheden i mediet, C er lysets hastighed, og Er er mediets dielektriske konstant. Gennem denne formel kan vi nemt beregne transmissionshastigheden af ​​signalet på PCB-sporet. For eksempel tager vi simpelthen den dielektriske konstant for FR4-grundmaterialet ind i formlen for at beregne det, det vil sige, at transmissionshastigheden af ​​signalet i FR4-grundmaterialet er halvdelen af ​​lysets hastighed. Men fordi halvdelen af ​​mikrostriplinjen sporet på overfladen er i luften og halvdelen i substratet, vil dielektricitetskonstanten blive lidt reduceret, så transmissionshastigheden vil være lidt hurtigere end striplinjens. De almindeligt anvendte empiriske data er, at sporingsforsinkelsen for mikrostrip-linjen er ca. 140ps/inch, og sporingsforsinkelsen for striplinen er ca. 166ps/inch.

Som jeg sagde før, er der kun et formål, det vil sige, at signaltransmissionen på printet er forsinket! Det vil sige, at signalet ikke overføres til den anden pin gennem ledningerne på et øjeblik efter, at en pin er sendt. Selvom signaltransmissionshastigheden er meget hurtig, så længe sporlængden er lang nok, vil den stadig påvirke signaltransmissionen. For et 1GHz-signal er perioden for eksempel 1ns, og tidspunktet for den stigende eller faldende flanke er omkring en tiendedel af perioden, så er det 100ps. Hvis længden af ​​vores spor overstiger 1 tomme (ca. 2.54 cm), så vil transmissionsforsinkelsen være mere end en stigende kant. Hvis sporet overstiger 8 tommer (ca. 20 cm), så vil forsinkelsen være en fuld cyklus!

Det viser sig, at PCB har så stor en indflydelse, at det er meget almindeligt, at vores plader har mere end 1 tomme spor. Vil forsinkelsen påvirke brættets normale drift? Ser man på det faktiske system, hvis det kun er et signal, og du ikke ønsker at slukke for andre signaler, så ser forsinkelsen ikke ud til at have nogen effekt. Men i et højhastighedssystem vil denne forsinkelse faktisk træde i kraft. For eksempel er vores fælles hukommelsespartikler forbundet i form af en bus med datalinjer, adresselinjer, ure og kontrollinjer. Tag et kig på vores videogrænseflade. Uanset hvor mange kanaler der er HDMI eller DVI, vil det indeholde datakanaler og clockkanaler. Eller nogle busprotokoller, som alle er synkron transmission af data og ur. Derefter, i et egentligt højhastighedssystem, sendes disse kloksignaler og datasignaler synkront fra hovedchippen. Hvis vores PCB-sporingsdesign er dårligt, er længden af ​​ursignalet og datasignalet meget forskellige. Det er nemt at forårsage forkert sampling af data, og så vil hele systemet ikke fungere normalt.

Hvad skal vi gøre for at løse dette problem? Naturligvis vil vi mene, at hvis de kortlange spor forlænges, så sporlængderne for den samme gruppe er de samme, så vil forsinkelsen være den samme? Hvordan forlænger man ledningerne? Gå rundt! Bingo! Det er ikke let endelig at vende tilbage til emnet. Dette er hovedfunktionen af ​​serpentinlinjen i højhastighedssystemet. Snoet, lige lang. Så enkelt er det. Serpentinlinjen bruges til at vinde den samme længde. Ved at tegne serpentinlinjen, kan vi få den samme gruppe af signaler til at have samme længde, så efter at den modtagende chip har modtaget signalet, vil dataene ikke være forårsaget af de forskellige forsinkelser på PCB-sporet. Forkert valg. Serpentinlinjen er den samme som sporene på andre printplader.

De bruges til at forbinde signalerne, men de er længere og har det ikke. Så serpentinlinjen er ikke dyb og ikke for kompliceret. Da det er det samme som andre ledninger, er nogle almindeligt anvendte ledningsregler også gældende for serpentinlinjer. På samme tid, på grund af den specielle struktur af serpentinlinjer, skal du være opmærksom på det, når du forbinder. Forsøg for eksempel at holde slangelinjerne parallelle med hinanden længere. Kortere, det vil sige gå rundt i et stort sving, som man siger, gå ikke for tæt og for lille på et lille område.

Alt dette er med til at reducere signalinterferens. Serpentinlinjen vil have en dårlig indflydelse på signalet på grund af den kunstige forøgelse af linelængden, så så længe den kan opfylde tidskravene i systemet, skal du ikke bruge den. Nogle ingeniører bruger DDR eller højhastighedssignaler for at gøre hele gruppen lige lang. Serpentinlinjerne flyver over hele brættet. Det ser ud til, at dette er bedre ledninger. Faktisk er dette dovent og uansvarligt. Mange steder, der ikke skal vikles, bliver viklet, hvilket spilder området på brættet, og også reducerer signalkvaliteten. Vi bør beregne forsinkelsesredundansen i henhold til de faktiske signalhastighedskrav for at bestemme ledningsreglerne for kortet.

Ud over funktionen af ​​lige længde er flere andre funktioner af serpentinlinjen ofte nævnt i artikler på internettet, så jeg vil også kort fortælle om det her.

1. Et af de ord, som jeg ofte ser, er rollen som impedanstilpasning. Denne udtalelse er meget mærkelig. Impedansen af ​​PCB-sporet er relateret til linjebredden, dielektricitetskonstanten og afstanden af ​​referenceplanet. Hvornår er det relateret til serpentinlinjen? Hvornår påvirker formen af ​​sporet impedansen? Jeg ved ikke, hvor kilden til denne udtalelse kommer fra.

2. det siges også, at det er filtreringens rolle. Denne funktion kan ikke siges at være fraværende, men der bør ikke være nogen filtreringsfunktion i digitale kredsløb, eller vi behøver ikke bruge denne funktion i digitale kredsløb. I radiofrekvenskredsløbet kan serpentinsporet danne et LC-kredsløb. Hvis det har en filtrerende effekt på et bestemt frekvenssignal, er det stadig fortid.

3. Modtageantenne. Dette kan være. Vi kan se denne effekt på nogle mobiltelefoner eller radioer. Nogle antenner er lavet med PCB-spor.

4. Induktans. Dette kan være. Alle spor på printkortet har oprindeligt parasitisk induktans. Det er muligt at lave nogle PCB induktorer.

5. Sikring. Denne effekt gør mig forvirret. Hvordan fungerer den korte og smalle serpentintråd som sikring? Brænde ud, når strømmen er høj? Tavlen er ikke skrottet, prisen på denne sikring er for høj, jeg ved virkelig ikke hvilken slags anvendelse den skal bruges til.

Gennem ovenstående introduktion kan vi præcisere, at i analoge eller radiofrekvenskredsløb har serpentinlinjer nogle specielle funktioner, som bestemmes af mikrostriplinjernes egenskaber. I digitalt kredsløbsdesign bruges serpentinlinjen i samme længde for at opnå timing-matching. Derudover vil serpentinlinjen påvirke signalkvaliteten, så systemkravene bør afklares i systemet, systemredundansen skal beregnes efter de faktiske krav, og serpentinlinjen skal bruges med forsigtighed.