구불구불한 선을 이해하기 위해 PCB 먼저 라우팅. 이 개념은 도입할 필요가 없는 것 같습니다. 하드웨어 엔지니어가 매일 배선 작업을 하고 있지 않습니까? PCB의 모든 트레이스는 하드웨어 엔지니어에 의해 하나씩 그려집니다. 무엇을 말할 수 있습니까? 사실, 이 간단한 라우팅에는 우리가 일반적으로 무시하는 많은 지식 포인트도 포함되어 있습니다. 예를 들어, 마이크로 스트립 라인과 스트립 라인의 개념. 간단히 말해서, 마이크로 스트립 라인은 PCB 기판의 표면에 흐르는 트레이스이고 스트립 라인은 PCB의 내부 레이어에 흐르는 트레이스입니다. 이 두 줄의 차이점은 무엇입니까?

마이크로 스트립 라인의 기준 평면은 PCB 내부 레이어의 접지면이고 트레이스의 다른 쪽은 공기에 노출되어 트레이스 주변의 유전 상수가 일치하지 않게 됩니다. 예를 들어, 우리가 일반적으로 사용하는 FR4 기판의 유전 상수는 약 4.2이고 공기의 유전 상수는 1입니다. 스트립 라인의 위쪽과 아래쪽 모두에 기준 평면이 있고 전체 트레이스가 PCB 기판에 내장되어 있습니다. 트레이스 주변의 유전 상수는 동일합니다. 이것은 또한 TEM 파가 스트립 라인에서 전송되는 반면, 준 TEM 파가 마이크로 스트립 라인에서 전송되도록 합니다. 준 TEM파인 이유는 무엇입니까? 이는 공기와 PCB 기판 사이의 인터페이스에서 위상 불일치 때문입니다. TEM 웨이브란? 이 문제를 더 깊이 파고들면 XNUMX개월 반 안에 끝내지 못할 것입니다.

간단히 말해서 마이크로스트립 라인이든 스트립 라인이든 이들의 역할은 디지털 신호든 아날로그 신호든 신호를 전달하는 것뿐입니다. 이 신호는 트레이스의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 전자기파의 형태로 전송됩니다. 파동이므로 속도가 있어야 합니다. PCB 트레이스의 신호 속도는 얼마입니까? 유전율의 차이에 따라 속도도 달라집니다. 공기 중 전자파의 전파 속도는 잘 알려진 빛의 속도입니다. 다른 매체의 전파 속도는 다음 공식으로 계산해야 합니다.

V=C/Er0.5

그 중 V는 매질에서의 전파속도, C는 광속, Er은 매질의 유전상수이다. 이 공식을 통해 PCB 트레이스에서 신호의 전송 속도를 쉽게 계산할 수 있습니다. 예를 들어, FR4 모재의 유전 상수를 공식에 취하여 계산합니다. 즉, FR4 모재에서 신호의 전송 속도는 광속의 절반입니다. 그러나 표면에 트레이스된 마이크로 스트립 라인의 절반은 공기 중에 있고 절반은 기판에 있기 때문에 유전율이 약간 감소하므로 전송 속도는 스트립 라인보다 약간 빠릅니다. 일반적으로 사용되는 경험적 데이터는 마이크로 스트립 라인의 트레이스 지연이 약 140ps/인치이고 스트립 라인의 트레이스 지연이 약 166ps/인치라는 것입니다.

앞서 말했듯이 목적은 단 하나, 즉 PCB의 신호 전송이 지연된다는 것입니다! 즉, 한 핀이 전송된 직후 배선을 통해 다른 핀으로 신호가 전송되지 않습니다. 신호 전송 속도는 매우 빠르지만 트레이스 길이가 충분히 길면 신호 전송에 여전히 영향을 미칩니다. 예를 들어, 1GHz 신호의 경우 주기는 1ns이고 상승 또는 하강 에지 시간은 주기의 약 100/1이면 2.54ps입니다. 트레이스의 길이가 8인치(약 20cm)를 초과하면 전송 지연이 상승 에지보다 큽니다. 추적이 XNUMX인치(약 XNUMXcm)를 초과하면 지연이 전체 주기가 됩니다!

PCB가 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 우리 보드에는 1인치 이상의 트레이스가 있는 것이 매우 일반적입니다. 지연이 보드의 정상적인 작동에 영향을 줍니까? 실제 시스템을 보면 신호일 뿐이고 다른 신호를 끄지 않으려면 지연이 영향을 미치지 않는 것 같습니다. 그러나 고속 시스템에서는 이 지연이 실제로 적용됩니다. 예를 들어, 우리의 일반적인 메모리 입자는 데이터 라인, 주소 라인, 클럭 및 제어 라인과 함께 버스 형태로 연결됩니다. 비디오 인터페이스를 살펴보십시오. 얼마나 많은 채널이 HDMI 또는 DVI인지에 관계없이 데이터 채널과 클럭 채널이 포함됩니다. 또는 일부 버스 프로토콜은 모두 데이터와 클록의 동기 전송입니다. 그러면 실제 고속 시스템에서는 이러한 클럭 신호와 데이터 신호가 메인 칩에서 동기적으로 전송됩니다. PCB 트레이스 디자인이 좋지 않으면 클럭 신호와 데이터 신호의 길이가 매우 다릅니다. 잘못된 데이터 샘플링을 일으키기 쉽고 전체 시스템이 정상적으로 작동하지 않습니다.

이 문제를 해결하려면 어떻게 해야 합니까? 당연히 같은 그룹의 트레이스 길이가 같도록 짧은 길이의 트레이스가 늘어나면 지연이 동일할 것이라고 생각할 것입니다. 배선을 연장하는 방법? 돌아다녀! 빙고! 결국 주제로 돌아가기가 쉽지 않습니다. 이것은 고속 시스템에서 구불구불한 라인의 주요 기능입니다. 권선, 동일한 길이. 간단합니다. 구불구불한 선은 동일한 길이를 감는 데 사용됩니다. 구불구불한 선을 그리면 동일한 신호 그룹을 동일한 길이로 만들 수 있으므로 수신 칩이 신호를 수신한 후 PCB 트레이스의 다른 지연으로 인해 데이터가 발생하지 않습니다. 잘못된 선택. 구불구불한 선은 다른 PCB 보드의 트레이스와 동일합니다.

그것들은 신호를 연결하는 데 사용되지만 더 길고 가지고 있지 않습니다. 그래서 구불구불한 선은 깊지 않고 너무 복잡하지 않습니다. 다른 배선과 동일하기 때문에 일반적으로 사용되는 일부 배선 규칙을 구불구불한 선에도 적용할 수 있습니다. 동시에 구불구불한 라인의 특수한 구조로 인해 배선 시 주의가 필요합니다. 예를 들어, 구불구불한 선을 서로 평행하게 더 멀리 유지하십시오. 더 짧게, 즉, 큰 굴곡을 돌면 좁은 지역에서 너무 조밀하고 너무 작게 가지 말라는 말이 있습니다.

이 모든 것이 신호 간섭을 줄이는 데 도움이 됩니다. 구불구불한 라인은 인위적인 라인 길이 증가로 인해 신호에 나쁜 영향을 미치므로 시스템의 타이밍 요구 사항을 충족할 수 있는 한 사용하지 마십시오. 일부 엔지니어는 DDR 또는 고속 신호를 사용하여 전체 그룹을 동일한 길이로 만듭니다. 사문석 라인이 보드 전체에 날아갑니다. 이게 더 나은 배선인것 같습니다. 사실 이것은 게으르고 무책임합니다. 감을 필요가 없는 곳이 많아 보드 면적을 낭비하고 신호 품질도 떨어뜨린다. 보드의 배선 규칙을 결정하기 위해 실제 신호 속도 요구 사항에 따라 지연 중복성을 계산해야 합니다.

등길이의 기능 외에도 구불구불한 선의 여러 기능이 인터넷 기사에서 자주 언급되기 때문에 여기에서도 간략히 설명하겠습니다.

1. 제가 자주 보는 단어 중 하나가 임피던스 매칭의 역할입니다. 이 진술은 매우 이상합니다. PCB 트레이스의 임피던스는 선폭, 유전 상수 및 기준면의 거리와 관련이 있습니다. 구불구불한 선과 언제 관련이 있습니까? 트레이스의 모양은 언제 임피던스에 영향을 줍니까? 이 발언의 출처가 어디인지 모르겠습니다.

2. 걸러내는 역할도 한다고 합니다. 이 기능이 없다고 할 수는 없지만 디지털 회로에 필터링 기능이 없거나 디지털 회로에서 이 기능을 사용할 필요가 없어야 합니다. 무선 주파수 회로에서 구불구불한 트레이스는 LC 회로를 형성할 수 있습니다. 특정 주파수 신호에 필터링 효과가 있는 경우에는 여전히 과거입니다.

3. 수신 안테나. 이것은 될 수있다. 일부 휴대폰이나 라디오에서 이 효과를 볼 수 있습니다. 일부 안테나는 PCB 트레이스로 만들어집니다.

4. 인덕턴스. 이것은 될 수있다. PCB의 모든 트레이스에는 원래 기생 인덕턴스가 있습니다. 일부 PCB 인덕터를 만드는 것이 가능합니다.

5. 퓨즈. 이 효과는 나를 어리둥절하게 만듭니다. 짧고 좁은 구불구불한 선은 어떻게 퓨즈로 기능합니까? 전류가 높을 때 소진됩니까? 보드가 폐기되지 않았고, 이 퓨즈의 가격이 너무 높아서 어떤 용도로 사용될지 정말 모르겠습니다.

위의 소개를 통해 우리는 아날로그 또는 무선 주파수 회로에서 구불구불한 선이 마이크로 스트립 선로의 특성에 의해 결정되는 몇 가지 특수 기능을 가지고 있음을 명확히 할 수 있습니다. 디지털 회로 설계에서 구불구불한 선은 타이밍 일치를 달성하기 위해 동일한 길이로 사용됩니다. 또한 구불구불한 선은 신호 품질에 영향을 미치므로 시스템 요구 사항을 시스템에서 명확히 해야 하며 실제 요구 사항에 따라 시스템 중복성을 계산해야 하며 구불구불한 선을 주의해서 사용해야 합니다.