Por kompreni la serpentan linion, ni parolu pri PCB vojigo unue. Ĉi tiu koncepto ŝajnas ne bezoni esti enkondukita. Ĉu la aparataro-inĝeniero ne faras kablajn laborojn ĉiutage? Ĉiu spuro sur la PCB estas eltirita unuope de la aparatara inĝeniero. Kion oni povas diri? Fakte, ĉi tiu simpla vojigo ankaŭ enhavas multajn scipoentojn, kiujn ni kutime ignoras. Ekzemple, la koncepto de mikrostriplinio kaj stripline. Simple dirite, la mikrostriplinio estas la spuro kiu kuras sur la surfaco de la PCB-tabulo, kaj la stripline estas la spuro kiu kuras sur la interna tavolo de la PCB. Kio estas la diferenco inter ĉi tiuj du linioj?

La referenca ebeno de la mikrostria linio estas la grunda ebeno de la interna tavolo de la PCB, kaj la alia flanko de la spuro estas elmontrita al la aero, kio igas la dielektrikan konstanton ĉirkaŭ la spuro esti malkonsekvenca. Ekzemple, la dielektrika konstanto de nia kutime uzata FR4-substrato estas Ĉirkaŭ 4.2, la dielektrika konstanto de aero estas 1. Estas referencaj ebenoj sur ambaŭ supraj kaj malsupraj flankoj de la stria linio, la tuta spuro estas enigita en la PCB-substrato, kaj la dielektrika konstanto ĉirkaŭ la spuro estas la sama. Tio ankaŭ igas la TEM-ondon esti elsendita sur la striolinio, dum la kvazaŭ-TEM-ondo estas elsendita sur la mikrostria linio. Kial ĝi estas kvazaŭ-TEM-ondo? Tio ŝuldiĝas al la faza miskongruo ĉe la interfaco inter la aero kaj la PCB-substrato. Kio estas TEM-ondo? Se vi fosos pli profunde pri ĉi tiu afero, vi ne povos fini ĝin post dek monatoj kaj duono.

Por mallongigi, ĉu ĝi estas mikrostriplinio aŭ stripline, ilia rolo estas nenio alia ol porti signalojn, ĉu ciferecaj signaloj aŭ analogaj signaloj. Ĉi tiuj signaloj estas transdonitaj en formo de elektromagnetaj ondoj de unu fino al la alia en la spuro. Ĉar ĝi estas ondo, devas esti rapideco. Kio estas la rapideco de la signalo sur la PCB-spuro? Laŭ la diferenco en dielektrika konstanto, la rapido ankaŭ estas malsama. La disvastigo de elektromagnetaj ondoj en la aero estas la konata lumrapideco. La disvastigrapideco en aliaj amaskomunikiloj devas esti kalkulita per la sekva formulo:

V=C/Er0.5

Inter ili, V estas la disvastigrapideco en la medio, C estas la lumrapideco, kaj Er estas la dielektrika konstanto de la medio. Per ĉi tiu formulo, ni povas facile kalkuli la transdonon de la signalo sur la PCB-spuro. Ekzemple, ni simple prenas la dielektrikan konstanton de la FR4-baza materialo en la formulon por kalkuli ĝin, tio estas, la dissenda rapideco de la signalo en la FR4-baza materialo estas duono de la lumrapido. Tamen, ĉar duono de la mikrostria linio spurita sur la surfaco estas en la aero kaj duono en la substrato, la dielektrika konstanto estos iomete reduktita, do la transdona rapido estos iomete pli rapida ol tiu de la stripa linio. La ofte uzataj empiriaj datumoj estas, ke la spurprokrasto de la mikrostria linio estas proksimume 140ps/colo, kaj la spurprokrasto de la stripline estas ĉirkaŭ 166ps/colo.

Kiel mi diris antaŭe, ekzistas nur unu celo, tio estas, la signala transdono sur la PCB estas prokrastita! Tio estas, la signalo ne estas elsendita al la alia stifto tra la drataro en momento post kiam unu stifto estas sendita. Kvankam la rapido de transdono de signalo estas tre rapida, kondiĉe ke la longeco de la spuro estas sufiĉe longa, ĝi ankoraŭ influos la transdonon de signalo. Ekzemple, por 1GHz signalo, la periodo estas 1ns, kaj la tempo de la leviĝanta aŭ malkreskanta rando estas ĉirkaŭ unu dekono de la periodo, tiam ĝi estas 100ps. Se la longo de nia spuro superas 1 colon (ĉirkaŭ 2.54 cm), tiam la transdono prokrasto estos pli ol altiĝanta rando. Se la spuro superas 8 colojn (ĉirkaŭ 20 cm), tiam la prokrasto estos plena ciklo!

Rezultas, ke PCB havas tiel grandan efikon, estas tre ofta, ke niaj tabuloj havas pli ol 1 colojn spurojn. Ĉu la prokrasto influos la normalan funkciadon de la estraro? Rigardante la realan sistemon, se ĝi estas nur signalo kaj vi ne volas malŝalti aliajn signalojn, tiam la prokrasto ŝajnas nenian efikon. Tamen, en altrapida sistemo, ĉi tiu prokrasto efektive efektiviĝos. Ekzemple, niaj komunaj memorpartikloj estas konektitaj en formo de buso, kun datumlinioj, adreslinioj, horloĝoj kaj kontrollinioj. Rigardu nian video-interfacon. Ne gravas kiom da kanaloj estas HDMI aŭ DVI, ĝi enhavos datumkanalojn kaj horloĝajn kanalojn. Aŭ kelkaj busprotokoloj, ĉiuj el kiuj estas sinkrona dissendo de datumoj kaj horloĝo. Tiam, en fakta altrapida sistemo, ĉi tiuj horloĝsignaloj kaj datumsignaloj estas sinkrone senditaj de la ĉefpeceto. Se nia PCB-spurdezajno estas malbona, la longeco de la horloĝsignalo kaj la datumsignalo estas tre malsamaj. Estas facile kaŭzi malĝustan specimenigon de datumoj, kaj tiam la tuta sistemo ne funkcios normale.

Kion ni faru por solvi ĉi tiun problemon? Nature, ni pensus, ke se la mallonglongaj spuroj estas plilongigitaj tiel ke la spurlongoj de la sama grupo estas samaj, tiam la prokrasto estos la sama? Kiel plilongigi la kablon? Ĉirkaŭiru! Bingo! Ne facilas finfine reveni al la temo. Ĉi tiu estas la ĉefa funkcio de la serpentina linio en la altrapida sistemo. Sinua, egala longo. Estas tiel simpla. La serpentlinio estas uzata por bobeni la egalan longon. Desegnante la serpentan linion, ni povas igi la saman grupon de signaloj havi la saman longon, tiel ke post kiam la ricevanta blato ricevas la signalon, la datumoj ne estos kaŭzitaj de la malsamaj prokrastoj sur la PCB-spuro. Malĝusta elekto. La serpentina linio estas la sama kiel la spuroj sur aliaj PCB-tabuloj.

Ili estas uzataj por konekti la signalojn, sed ili estas pli longaj kaj ne havas ĝin. Do la serpenta linio ne estas profunda kaj ne tro komplika. Ĉar ĝi estas la sama kiel alia drataro, kelkaj ofte uzataj dratareguloj ankaŭ estas uzeblaj al serpentecaj linioj. Samtempe, pro la speciala strukturo de serpentaj linioj, vi devas atenti ĝin dum kablado. Ekzemple, provu teni la serpentajn liniojn paralelajn unu al la alia pli for. Pli mallonga, tio estas, iru ĉirkaŭ granda kurbo kiel diras la proverbo, ne iru tro densa kaj tro malgranda en malgranda areo.

Ĉio ĉi helpas redukti signalinterferon. La serpentina linio havos malbonan influon sur la signalo pro la artefarita pliiĝo de la liniolongo, do tiel longe kiel ĝi povas plenumi la tempopostulojn en la sistemo, ne uzu ĝin. Kelkaj inĝenieroj uzas DDR aŭ altrapidajn signalojn por fari la tutan grupon egala longo. La serpentlinioj flugas tra la tuta tabulo. Ŝajnas, ke ĉi tio estas pli bona kablado. Fakte, ĉi tio estas maldiligenta kaj nerespondeca. Multaj lokoj, kiuj ne bezonas esti vunditaj, estas vunditaj, kio malŝparas la areon de la tabulo kaj ankaŭ reduktas la signalan kvaliton. Ni devus kalkuli la prokrastan redundon laŭ la realaj signalaj rapidecpostuloj, por determini la kablajn regulojn de la tabulo.

Krom la funkcio de egala longo, pluraj aliaj funkcioj de la serpenta linio ofte estas menciitaj en artikoloj en la Interreto, do mi ankaŭ mallonge parolos pri ĝi ĉi tie.

1. Unu el la vortoj, kiujn mi ofte vidas, estas la rolo de impedanca kongruo. Ĉi tiu deklaro estas tre stranga. La impedanco de la PCB-spuro rilatas al la linilarĝo, la dielektrika konstanto kaj la distanco de la referenca ebeno. Kiam ĝi rilatas al la serpenta linio? Kiam la formo de la spuro influas la impedancon? Mi ne scias de kie venas la fonto de ĉi tiu deklaro.

2. oni diras ankaŭ, ke ĝi estas la rolo de filtrado. Oni ne povas diri, ke ĉi tiu funkcio estas forestanta, sed ne devus ekzisti filtra funkcio en ciferecaj cirkvitoj aŭ ni ne bezonas uzi ĉi tiun funkcion en ciferecaj cirkvitoj. En la radiofrekvenca cirkvito, la serpenta spuro povas formi LC-cirkviton. Se ĝi havas filtran efikon al certa frekvenca signalo, ĝi ankoraŭ estas la pasinteco.

3. Ricevanta anteno. Ĉi tio povas esti. Ni povas vidi ĉi tiun efikon sur iuj poŝtelefonoj aŭ radioaparatoj. Kelkaj antenoj estas faritaj kun PCB-spuroj.

4. Indukto. Ĉi tio povas esti. Ĉiuj spuroj sur la PCB origine havas parazitan induktancon. Estas atingebla fari iujn PCB-induktorojn.

5. Fuzo. Ĉi tiu efiko konfuzigas min. Kiel la mallonga kaj mallarĝa serpentina drato funkcias kiel fuzeo? Bruliĝi kiam la fluo estas alta? La tabulo ne estas forigita, la prezo de ĉi tiu fuzeo estas tro alta, mi vere ne scias, en kia aplikaĵo ĝi estos uzata.

Per la supra enkonduko, ni povas klarigi, ke en analogaj aŭ radiofrekvencaj cirkvitoj, serpentumaj linioj havas iujn specialajn funkciojn, kiuj estas determinitaj de la karakterizaĵoj de mikrostriaj linioj. En cifereca cirkvitodezajno, la serpentuma linio estas uzata por egala longo por atingi tempigkongruon. Krome, la serpenta linio influos la signalan kvaliton, do la sistemaj postuloj devas esti klarigitaj en la sistemo, la sistema redundo estu kalkulita laŭ la realaj postuloj, kaj la serpenta linio estu uzata singarde.