Um die Schlangenlinie zu verstehen, reden wir über PCB zuerst routen. Dieses Konzept muss nicht eingeführt werden. Verrichtet der Hardware-Ingenieur nicht jeden Tag Verkabelungsarbeiten? Jede Spur auf der Platine wird nacheinander vom Hardware-Ingenieur gezeichnet. Was kann gesagt werden? Tatsächlich enthält dieses einfache Routing auch viele Wissenspunkte, die wir normalerweise ignorieren. Zum Beispiel das Konzept der Mikrostreifenleitung und der Streifenleitung. Einfach ausgedrückt ist die Mikrostreifenleitung die Leiterbahn, die auf der Oberfläche der Leiterplatte verläuft, und die Streifenleitung ist die Leiterbahn, die auf der Innenschicht der Leiterplatte verläuft. Was ist der Unterschied zwischen diesen beiden Zeilen?

Die Referenzebene der Mikrostreifenleitung ist die Masseebene der Innenschicht der PCB, und die andere Seite der Leiterbahn ist der Luft ausgesetzt, was dazu führt, dass die Dielektrizitätskonstante um die Leiterbahn herum inkonsistent ist. Zum Beispiel beträgt die Dielektrizitätskonstante unseres häufig verwendeten FR4-Substrats etwa 4.2, die Dielektrizitätskonstante von Luft 1. Auf der Ober- und Unterseite der Streifenleitung befinden sich Referenzebenen, die gesamte Leiterbahn ist in das PCB-Substrat eingebettet. und die Dielektrizitätskonstante um die Spur herum ist dieselbe. Dadurch wird auch die TEM-Welle auf der Streifenleitung übertragen, während die Quasi-TEM-Welle auf der Mikrostreifenleitung übertragen wird. Warum ist es eine Quasi-TEM-Welle? Dies liegt an der Phasenfehlanpassung an der Grenzfläche zwischen der Luft und dem PCB-Substrat. Was ist TEM-Welle? Wenn Sie dieses Thema genauer untersuchen, werden Sie es in zehneinhalb Monaten nicht fertigstellen können.

Um es kurz zu machen, egal ob es sich um eine Mikrostreifenleitung oder eine Streifenleitung handelt, ihre Rolle besteht lediglich darin, Signale zu übertragen, seien es digitale Signale oder analoge Signale. Diese Signale werden in Form von elektromagnetischen Wellen von einem Ende zum anderen in der Spur übertragen. Da es sich um eine Welle handelt, muss es Geschwindigkeit geben. Wie schnell ist das Signal auf der Leiterplattenspur? Entsprechend dem Unterschied in der Dielektrizitätskonstante ist auch die Geschwindigkeit unterschiedlich. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen in der Luft ist die bekannte Lichtgeschwindigkeit. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit in anderen Medien muss nach folgender Formel berechnet werden:

V=C/Er0.5

Unter ihnen ist V die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Medium, C die Lichtgeschwindigkeit und Er ist die Dielektrizitätskonstante des Mediums. Mit dieser Formel können wir die Übertragungsgeschwindigkeit des Signals auf der Leiterbahn leicht berechnen. Wir nehmen zum Beispiel einfach die Dielektrizitätskonstante des FR4-Grundmaterials in die Formel, um sie zu berechnen, d. h. die Übertragungsgeschwindigkeit des Signals im FR4-Grundmaterial ist die halbe Lichtgeschwindigkeit. Da sich jedoch die Hälfte der auf der Oberfläche verfolgten Mikrostreifenleitung in der Luft und die andere Hälfte im Substrat befindet, wird die Dielektrizitätskonstante geringfügig verringert, so dass die Übertragungsgeschwindigkeit etwas höher ist als die der Streifenleitung. Die allgemein verwendeten empirischen Daten sind, dass die Hinlaufverzögerung der Mikrostreifenleitung ungefähr 140 ps/Zoll beträgt und die Hinlaufverzögerung der Streifenleitung ungefähr 166 ps/Inch beträgt.

Wie gesagt, es gibt nur einen Zweck, nämlich die Signalübertragung auf der Platine wird verzögert! Das heißt, das Signal wird nicht sofort nach dem Senden eines Pins durch die Verdrahtung an den anderen Pin übertragen. Obwohl die Signalübertragungsgeschwindigkeit sehr hoch ist, wird die Signalübertragung dennoch beeinträchtigt, solange die Spurlänge lang genug ist. Bei einem 1-GHz-Signal beträgt die Periode beispielsweise 1 ns und die Zeit der steigenden oder fallenden Flanke beträgt etwa ein Zehntel der Periode, dann beträgt sie 100 ps. Wenn die Länge unserer Spur 1 Zoll (ca. 2.54 cm) überschreitet, beträgt die Übertragungsverzögerung mehr als eine ansteigende Flanke. Wenn die Spur 8 Zoll (ca. 20 cm) überschreitet, beträgt die Verzögerung einen vollen Zyklus!

Es stellt sich heraus, dass PCB einen so großen Einfluss hat, dass unsere Platinen sehr häufig mehr als 1 Zoll Leiterbahnen haben. Wird die Verzögerung den normalen Betrieb des Boards beeinträchtigen? Betrachtet man das tatsächliche System, wenn es nur ein Signal ist und Sie andere Signale nicht ausschalten möchten, dann scheint die Verzögerung keine Wirkung zu haben. In einem Hochgeschwindigkeitssystem wird diese Verzögerung jedoch tatsächlich wirksam. Unsere gemeinsamen Speicherpartikel sind beispielsweise in Form eines Busses mit Datenleitungen, Adressleitungen, Taktgebern und Steuerleitungen verbunden. Schauen Sie sich unser Video-Interface an. Egal wie viele Kanäle HDMI oder DVI sind, es enthält Datenkanäle und Taktkanäle. Oder einige Busprotokolle, die alle eine synchrone Übertragung von Daten und Takt sind. Dann werden in einem tatsächlichen Hochgeschwindigkeitssystem diese Taktsignale und Datensignale synchron vom Hauptchip gesendet. Wenn unser PCB-Trace-Design schlecht ist, ist die Länge des Taktsignals und des Datensignals sehr unterschiedlich. Es kann leicht zu falschen Abtastungen von Daten kommen, und dann funktioniert das gesamte System nicht normal.

Was sollten wir tun, um dieses Problem zu lösen? Natürlich würden wir denken, dass, wenn die Spuren mit kurzer Länge verlängert werden, so dass die Spurlängen derselben Gruppe gleich sind, dann die Verzögerung dieselbe ist? Wie verlängert man die Verkabelung? Herumgehen! Bingo! Es ist nicht leicht, endlich zum Thema zurückzukehren. Dies ist die Hauptfunktion der Serpentinenlinie im Hochgeschwindigkeitssystem. Wicklung, gleich lang. So einfach ist das. Die Schlangenlinie wird verwendet, um die gleiche Länge zu wickeln. Durch das Zeichnen der Serpentinenlinie können wir dieselbe Gruppe von Signalen auf dieselbe Länge bringen, sodass die Daten nach dem Empfang des Signals durch den empfangenden Chip nicht durch die unterschiedlichen Verzögerungen auf der Leiterplattenspur verursacht werden. Falsche Auswahl. Die Serpentinenlinie ist die gleiche wie die Spuren auf anderen Leiterplatten.

Sie werden verwendet, um die Signale zu verbinden, aber sie sind länger und haben es nicht. Die Serpentinenlinie ist also nicht tief und nicht zu kompliziert. Da es sich um dieselbe Verdrahtung handelt, gelten einige allgemein verwendete Verdrahtungsregeln auch für Serpentinenleitungen. Gleichzeitig sollten Sie aufgrund des besonderen Aufbaus von Serpentinenleitungen bei der Verkabelung darauf achten. Versuchen Sie beispielsweise, die Schlangenlinien weiter parallel zueinander zu halten. Kürzer, d.h. um eine große Kurve gehen, wie es heißt, nicht zu dicht und auf kleinem Raum zu klein fahren.

Dies alles trägt dazu bei, Signalstörungen zu reduzieren. Die Serpentinenlinie hat einen schlechten Einfluss auf das Signal aufgrund der künstlichen Erhöhung der Linienlänge, so lange sie die Timing-Anforderungen im System erfüllen kann, verwenden Sie sie nicht. Einige Ingenieure verwenden DDR- oder Hochgeschwindigkeitssignale, um die gesamte Gruppe gleich lang zu machen. Die Serpentinenlinien fliegen über das ganze Brett. Es scheint, dass dies eine bessere Verkabelung ist. Tatsächlich ist das faul und unverantwortlich. Viele Stellen, die nicht gewickelt werden müssen, werden gewickelt, was die Fläche der Platine verschwendet und auch die Signalqualität reduziert. Wir sollten die Verzögerungsredundanz entsprechend den tatsächlichen Signalgeschwindigkeitsanforderungen berechnen, um die Verdrahtungsregeln der Platine zu bestimmen.

Neben der Funktion der gleichen Länge werden in Artikeln im Internet oft noch einige andere Funktionen der Serpentinenlinie erwähnt, so dass ich hier auch kurz darauf eingehen werde.

1. Eines der Wörter, die ich oft sehe, ist die Rolle der Impedanzanpassung. Diese Aussage ist sehr seltsam. Die Impedanz der PCB-Leiterbahn hängt von der Linienbreite, der Dielektrizitätskonstante und dem Abstand der Referenzebene ab. Wann hängt es mit der Serpentinenlinie zusammen? Wann beeinflusst die Form der Leiterbahn die Impedanz? Ich weiß nicht, woher die Quelle dieser Aussage stammt.

2. Es wird auch gesagt, dass es die Rolle des Filterns ist. Es kann nicht gesagt werden, dass diese Funktion fehlt, aber es sollte keine Filterfunktion in digitalen Schaltungen geben, oder wir müssen diese Funktion in digitalen Schaltungen nicht verwenden. In der Hochfrequenzschaltung kann die Serpentinenspur eine LC-Schaltung bilden. Wenn es eine Filterwirkung auf ein bestimmtes Frequenzsignal hat, ist es immer noch Vergangenheit.

3. Empfangsantenne. Das kann sein. Wir können diesen Effekt bei einigen Mobiltelefonen oder Radios sehen. Einige Antennen werden mit PCB-Leiterbahnen hergestellt.

4. Induktivität. Das kann sein. Alle Leiterbahnen auf der Leiterplatte haben ursprünglich eine parasitäre Induktivität. Es ist möglich, einige PCB-Induktivitäten herzustellen.

5. Sicherung. Dieser Effekt verwundert mich. Wie funktioniert der kurze und schmale Serpentinendraht als Sicherung? Burn-out, wenn der Strom hoch ist? Die Platine ist nicht verschrottet, der Preis für diese Sicherung ist zu hoch, ich weiß wirklich nicht, in welcher Art von Anwendung sie verwendet wird.

Durch die obige Einführung können wir klarstellen, dass Serpentinenleitungen in analogen oder Hochfrequenzschaltungen einige spezielle Funktionen haben, die durch die Eigenschaften von Mikrostreifenleitungen bestimmt werden. Beim Design digitaler Schaltungen wird die Serpentinenleitung mit gleicher Länge verwendet, um eine Timing-Anpassung zu erreichen. Darüber hinaus beeinflusst die Serpentinenleitung die Signalqualität, daher sollten die Systemanforderungen im System geklärt, die Systemredundanz nach den tatsächlichen Anforderungen berechnet und die Serpentinenleitung mit Vorsicht verwendet werden.