Om de serpentine line te begripen, litte wy prate oer PCB routing earst. Dit konsept liket net yntrodusearre te wurden. Docht de hardware-yngenieur net alle dagen bedradingswurk? Elk spoar op ‘e PCB wurdt ien foar ien útlutsen troch de hardware-yngenieur. Wat kin sein wurde? Yn feite befettet dizze ienfâldige routing ek in protte kennispunten dy’t wy normaal negearje. Bygelyks, it konsept fan microstrip line en stripline. Simply sette, de microstrip line is it spoar dat rint op it oerflak fan de PCB board, en de stripline is it spoar dat rint op ‘e binnenste laach fan’ e PCB. Wat is it ferskil tusken dizze twa rigels?

De ferwizing fleanmasine fan de microstrip line is de grûn fleantúch fan ‘e binnenste laach fan’ e PCB, en de oare kant fan it spoar wurdt bleatsteld oan ‘e loft, dy’t feroarsaket de dielectric konstante om it spoar te wêzen inkonsistent. Bygelyks, de dielectric konstante fan ús meast brûkte FR4 substraat is rûnom 4.2, de dielectric konstante fan lucht is 1. Der binne referinsje fleantugen op sawol de boppeste en legere kanten fan de strip line, it hiele spoar is ynbêde yn de PCB substraat, en de dielektrike konstante om it spoar is itselde. Dit soarget ek foar dat de TEM-welle wurdt oerbrocht op ‘e stripline, wylst de quasi-TEM-welle oerdroegen wurdt op’ e mikrostripline. Wêrom is it in kwasi-TEM-golf? Dat komt troch de faze mismatch by de ynterface tusken de loft en de PCB substraat. Wat is TEM wave? As jo ​​djipper grave oer dizze kwestje, kinne jo it net yn tsien en in heale moanne ôfmeitsje.

Om in lang ferhaal koart, oft it is in microstrip line of in stripline, harren rol is neat mear as in drage sinjalen, itsij digitale sinjalen of analoge sinjalen. Dizze sinjalen wurde oerdroegen yn ‘e foarm fan elektromagnetyske weagen fan de iene ein nei de oare yn it spoar. Sûnt it is in weach, moat der snelheid wêze. Wat is de snelheid fan it sinjaal op de PCB trace? Neffens it ferskil yn dielektrike konstante is de snelheid ek oars. De fuortplantingssnelheid fan elektromagnetyske weagen yn ‘e loft is de bekende snelheid fan ljocht. De fuortplantingssnelheid yn oare media moat wurde berekkene troch de folgjende formule:

V=C/Er0.5

Under harren is V de fuortplantingssnelheid yn it medium, C is de snelheid fan ljocht, en Er is de dielektrike konstante fan it medium. Troch dizze formule kinne wy ​​maklik berekkenje de oerdracht snelheid fan it sinjaal op de PCB trace. Bygelyks, wy nimme gewoan de dielektrike konstante fan it FR4-basismateriaal yn ‘e formule om it te berekkenjen, dat is, de oerdrachtsnelheid fan it sinjaal yn it FR4-basismateriaal is de helte fan ‘e ljochtsnelheid. Lykwols, om’t de helte fan ‘e microstrip line traced op it oerflak is yn’ e loft en de helte yn it substraat, de dielectric konstante wurdt wat fermindere, sadat de oerdracht snelheid sil wêze wat flugger as dy fan de strip line. De meast brûkte empiryske gegevens binne dat de spoarfertraging fan ‘e mikrostripline sawat 140ps / inch is, en de spoarfertraging fan ‘e stripline is sawat 166ps / inch.

Lykas ik earder sei, is d’r mar ien doel, dat is, de sinjaaltransmission op ‘e PCB is fertrage! Dat wol sizze, it sinjaal wurdt net oerbrocht nei de oare pin troch de wiring yn in momint neidat ien pin is ferstjoerd. Hoewol’t de sinjaal oerdracht snelheid is hiel fluch, sa lang as de spoar lingte is lang genôch, it sil noch beynfloedzje de sinjaal oerdracht. Bygelyks, foar in 1GHz-sinjaal is de perioade 1ns, en de tiid fan ‘e opkommende of fallende râne is sawat ien tsiende fan’ e perioade, dan is it 100ps. As de lingte fan ús spoar grutter is as 1 inch (likernôch 2.54 sm), dan sil de oerdrachtfertraging mear wêze as in opkommende râne. As it spoar grutter is as 8 inch (likernôch 20 sm), dan sil de fertraging in folsleine syklus wêze!

It docht bliken dat PCB hat sa’n grutte ynfloed, it is hiel gewoan foar ús boards te hawwen mear as 1inch spoaren. Sil de fertraging ynfloed op de normale wurking fan it bestjoer? As jo ​​​​nei it eigentlike systeem sjogge, as it gewoan in sinjaal is en jo oare sinjalen net wolle útsette, dan liket de fertraging gjin effekt te hawwen. Lykwols, yn in hege-snelheid systeem, dizze fertraging sil eins effekt. Bygelyks, ús mienskiplike ûnthâld dieltsjes binne ferbûn yn de foarm fan in bus, mei gegevens rigels, adres rigels, klokken, en kontrôle rigels. Besjoch ús fideo-ynterface. Gjin saak hoefolle kanalen binne HDMI of DVI, it sil befetsje gegevens kanalen en klok kanalen. Of guon busprotokollen, dy’t allegear syngroane oerdracht fan gegevens en klok binne. Dan, yn in eigentlik hege-snelheid systeem, dizze klok sinjalen en gegevens sinjalen wurde syngroan ferstjoerd fan de wichtichste chip. As ús PCB-trace-ûntwerp min is, is de lingte fan it kloksinjaal en it gegevenssinjaal hiel oars. It is maklik om ferkearde sampling fan gegevens te feroarsaakjen, en dan sil it hiele systeem net normaal wurkje.

Wat moatte wy dwaan om dit probleem op te lossen? Natuerlik soene wy ​​tinke dat as de spoaren fan koarte lingte ferlingd wurde sadat de spoarlingten fan deselde groep itselde binne, dan sil de fertraging itselde wêze? Hoe te ferlingjen de wiring? Der omhinne gean! Bingo! It is net maklik om úteinlik werom te kommen op it ûnderwerp. Dit is de wichtichste funksje fan de serpentine line yn it hege-snelheid systeem. Winding, like lingte. Sa ienfâldich is it. De serpentine line wurdt brûkt om de gelikense lingte te winden. Troch it tekenjen fan de serpentine line, kinne wy ​​meitsje deselde groep fan sinjalen hawwe deselde lingte, sadat neidat de ûntfangende chip ûntfangt it sinjaal, de gegevens sille net wurde feroarsake troch de ferskillende fertraging op de PCB trace. Ferkearde kar. De serpentine line is itselde as de spoaren op oare PCB boards.

Se wurde brûkt om de sinjalen te ferbinen, mar se binne langer en hawwe it net. Dus de serpentine line is net djip en net te yngewikkeld. Om’t it itselde is as oare bedrading, binne guon gewoan brûkte wiringregels ek fan tapassing op serpentinelinen. Tagelyk, troch de spesjale struktuer fan serpentine linen, moatte jo derop omtinken jaan as jo wiring. Besykje bygelyks de serpentinelinen fierder parallel oan elkoar te hâlden. Koarter, dat is, gean om in grutte bocht lykas it sprekwurd seit, gean net te ticht en te lyts yn in lyts gebiet.

Dit alles helpt om sinjaal ynterferinsje te ferminderjen. De serpentine line sil in minne ynfloed hawwe op it sinjaal fanwegen de keunstmjittige ferheging fan ‘e line lingte, sa lang as it kin foldwaan oan de timing easken yn it systeem, brûk it net. Guon yngenieurs brûke DDR as sinjalen mei hege snelheid om de hiele groep gelikense lingte te meitsjen. De serpentine linen fleane oer it boerd. It liket derop dat dit bettere wiring is. Yn feite is dit loai en ûnferantwurdlik. In protte plakken dy’t net hoege te wûn wurde wûn, wat it gebiet fan it boerd fergrieme, en ek de kwaliteit fan it sinjaal ferminderet. Wy moatte de fertragingsredundânsje berekkenje neffens de eigentlike easken foar sinjaalsnelheid, om de wiringregels fan it bestjoer te bepalen.

Neist de funksje fan gelikense lingte wurde ferskate oare funksjes fan ‘e serpentine line faak neamd yn artikels op it ynternet, dus ik sil hjir ek koart oer prate.

1. Ien fan ‘e wurden dy’t ik faak sjoch is de rol fan impedânsje-oerienkomst. Dizze útspraak is tige nuver. De impedânsje fan ‘e PCB-spoar is relatearre oan’ e linebreedte, de dielektrike konstante en de ôfstân fan it referinsjefleantúch. Wannear is it besibbe oan de serpentine line? Wannear hat de foarm fan it spoar ynfloed op de impedânsje? Ik wit net wêr’t de boarne fan dizze útspraak wei komt.

2. it wurdt ek sein dat it is de rol fan filterjen. Dizze funksje kin net sein wurde ôfwêzich, mar d’r moat gjin filterfunksje wêze yn digitale circuits of wy hoege dizze funksje net te brûken yn digitale circuits. Yn it radiofrekwinsje-sirkwy kin it serpentine-spoar in LC-sirkwy foarmje. As it in filtereffekt hat op in bepaald frekwinsjesinjaal, is it noch it ferline.

3. Untfangende antenne. Dit kin wêze. Wy kinne dit effekt sjen op guon mobile tillefoans of radio’s. Guon antennes wurde makke mei PCB spoaren.

4. Inductance. Dit kin wêze. Alle spoaren op ‘e PCB hawwe oarspronklik parasitêre induktânsje. It is berikber om guon PCB-induktors te meitsjen.

5. Fuse. Dit effekt makket my fernuvere. Hoe wurket de koarte en smelle serpentine draad as in fuse? Burn out as de stroom is heech? It boerd is net sloopt, de priis fan dizze lont is te heech, ik wit echt net yn hokker soart applikaasje it sil wurde brûkt.

Troch de boppesteande ynlieding kinne wy ​​​​dúdlik meitsje dat yn analoge of radiofrekwinsje-sirkels, serpentinelinen guon spesjale funksjes hawwe, dy’t bepaald wurde troch de skaaimerken fan mikrostriplinen. Yn digitaal circuitûntwerp wurdt de serpentineline brûkt foar gelikense lingte om timing-oerienkomst te berikken. Derneist sil de serpentineline de sinjaalkwaliteit beynfloedzje, sadat de systeemeasken yn it systeem ferdúdlikje moatte, de systeemredundânsje moat wurde berekkene neffens de eigentlike easken, en de serpentineline moat mei foarsichtigens brûkt wurde.