За да ја разбереме серпентинската линија, ајде да разговараме за ПХБ прво рутирање. Се чини дека овој концепт не треба да се воведува. Зарем хардверскиот инженер не врши работа со жици секој ден? Секоја трага на ПХБ е извлечена една по една од хардверскиот инженер. Што може да се каже? Всушност, ова едноставно рутирање содржи и многу точки на знаење кои обично ги игнорираме. На пример, концептот на линија за микроленти и стриплин. Едноставно кажано, линијата за микроленти е трагата што се протега на површината на плочата на ПХБ, а лентата е трагата што се протега на внатрешниот слој на ПХБ. Која е разликата помеѓу овие две линии?

Референтната рамнина на линијата на микроленти е рамнината на заземјувањето на внатрешниот слој на ПХБ, а другата страна на трагата е изложена на воздухот, што предизвикува диелектричната константа околу трагата да биде неконзистентна. На пример, диелектричната константа на нашата најчесто користена подлога FR4 е околу 4.2, диелектричната константа на воздухот е 1. Постојат референтни рамнини и на горната и на долната страна на лентата, целата трага е вградена во подлогата на ПХБ, а диелектричната константа околу трагата е иста. Ова исто така предизвикува ТЕМ бранот да се пренесува на лентата линија, додека квази-TEM бранот се пренесува на линијата на микролентата. Зошто е квази-ТЕМ бран? Тоа се должи на неусогласеноста на фазите на интерфејсот помеѓу воздухот и подлогата на ПХБ. Што е ТЕМ бран? Ако копнете подлабоко за ова прашање, нема да можете да го завршите за десет и пол месеци.

Да се ​​направи долга приказна кратка, без разлика дали станува збор за линија со микроленти или стриплин, нивната улога не е ништо друго освен да носат сигнали, без разлика дали се дигитални сигнали или аналогни сигнали. Овие сигнали се пренесуваат во форма на електромагнетни бранови од едниот до другиот крај во трагата. Бидејќи е бран, мора да има брзина. Која е брзината на сигналот на трагата на ПХБ? Според разликата во диелектричната константа, брзината е исто така различна. Брзината на ширење на електромагнетните бранови во воздухот е добро позната брзина на светлината. Брзината на ширење во други медиуми мора да се пресмета со следнава формула:

V=C/Er0.5

Меѓу нив, V е брзината на ширење во медиумот, C е брзината на светлината, а Er е диелектричната константа на медиумот. Преку оваа формула, лесно можеме да ја пресметаме брзината на пренос на сигналот на трагата на ПХБ. На пример, ние едноставно ја земаме диелектричната константа на основниот материјал FR4 во формулата за да ја пресметаме, односно брзината на пренос на сигналот во основниот материјал FR4 е половина од брзината на светлината. Меѓутоа, бидејќи половина од линијата на микроленти проследена на површината е во воздухот, а половина во подлогата, диелектричната константа ќе биде малку намалена, па брзината на пренос ќе биде малку поголема од онаа на лентата. Најчесто користените емпириски податоци се дека доцнењето на трагата на линијата на микроленти е околу 140ps/инч, а доцнењето на трага на лентата е околу 166ps/инч.

Како што реков претходно, има само една цел, односно доцни преносот на сигналот на ПХБ! Тоа е да се каже, сигналот не се пренесува на другиот игла преку жици во еден момент откако ќе се испрати еден игла. Иако брзината на пренос на сигналот е многу голема, се додека должината на трагата е доволно долга, таа сепак ќе влијае на преносот на сигналот. На пример, за сигнал од 1GHz, периодот е 1ns, а времето на растечкиот или опаѓачкиот раб е околу една десетина од периодот, а потоа е 100ps. Ако должината на нашата трага надминува 1 инч (приближно 2.54 см), тогаш доцнењето на преносот ќе биде повеќе од раб што расте. Ако трагата надмине 8 инчи (приближно 20 см), тогаш доцнењето ќе биде целосен циклус!

Излегува дека ПХБ има толку големо влијание, што е многу вообичаено нашите табли да имаат траги од повеќе од 1 инчи. Дали доцнењето ќе влијае на нормалното функционирање на таблата? Гледајќи го вистинскиот систем, ако тоа е само сигнал и не сакате да ги исклучите другите сигнали, тогаш се чини дека доцнењето нема никаков ефект. Меѓутоа, во систем со голема брзина, ова одложување всушност ќе стапи на сила. На пример, нашите честички за заедничка меморија се поврзани во форма на магистрала, со линии за податоци, адресни линии, часовници и контролни линии. Погледнете го нашиот видео интерфејс. Без разлика колку канали се HDMI или DVI, тој ќе содржи канали за податоци и канали за часовник. Или некои автобуски протоколи, од кои сите се синхрони пренос на податоци и часовник. Потоа, во вистински систем со голема брзина, овие часовни сигнали и податочни сигнали синхроно се испраќаат од главниот чип. Ако нашиот дизајн на трага на ПХБ е лош, должината на сигналот на часовникот и сигналот за податоци се многу различни. Лесно е да се предизвика погрешно земање примероци на податоци, а потоа целиот систем нема да работи нормално.

Што треба да направиме за да го решиме овој проблем? Секако, би помислиле дека ако трагите со кратки должини се издолжат така што должината на трагите на истата група се исти, тогаш доцнењето ќе биде исто? Како да ги продолжите жиците? Одете наоколу! Бинго! Не е лесно конечно да се вратиме на темата. Ова е главната функција на серпентинската линија во системот со голема брзина. Намотување, еднаква должина. Тоа е толку едноставно. Серпентинската линија се користи за намотување со еднаква должина. Со исцртување на серпентинската линија, можеме да направиме иста група на сигнали да имаат иста должина, така што откако чипот што прима ќе го прими сигналот, податоците нема да бидат предизвикани од различните одложувања на трагата на ПХБ. Погрешен избор. Серпентинската линија е иста како и трагите на другите ПХБ плочи.

Се користат за поврзување на сигналите, но се подолги и го немаат. Значи, серпентинската линија не е длабока и не е премногу комплицирана. Бидејќи е исто како и другите жици, некои вообичаено користени правила за поврзување се применуваат и за серпентина линии. Во исто време, поради посебната структура на серпентина линии, треба да се обрне внимание на тоа при жици. На пример, обидете се да ги одржувате серпентина линиите паралелни една со друга подалеку. Пократко, односно, одете околу голема кривина како што вели поговорката, немојте да одите премногу густо и премногу мало на мала површина.

Сето ова помага да се намалат пречките во сигналот. Серпентинската линија ќе има лошо влијание врз сигналот поради вештачкото зголемување на должината на линијата, па се додека може да ги исполни барањата за тајминг во системот, не ја користете. Некои инженери користат DDR или сигнали со голема брзина за да ја направат целата група еднаква должина. Змиските линии летаат по целата табла. Се чини дека ова е подобро жици. Всушност, ова е мрзеливо и неодговорно. Многу места кои не треба да се намотуваат се намотани, што ја троши површината на таблата, а исто така го намалува квалитетот на сигналот. Треба да го пресметаме вишокот на одложување според вистинските барања за брзина на сигналот, за да ги одредиме правилата за поврзување на таблата.

Покрај функцијата за еднаква должина, во написите на Интернет често се споменуваат неколку други функции на серпентинската линија, па затоа овде накратко ќе зборувам за тоа.

1. Еден од зборовите што често ги гледам е улогата на совпаѓање на импедансата. Оваа изјава е многу чудна. Импедансата на трагата на ПХБ е поврзана со ширината на линијата, диелектричната константа и растојанието на референтната рамнина. Кога е поврзано со серпентинската линија? Кога обликот на трагата влијае на импедансата? Не знам од каде потекнува оваа изјава.

2. се вели и дека тоа е улога на филтрирање. Оваа функција не може да се каже дека ја нема, но не треба да има функција за филтрирање во дигиталните кола или не треба да ја користиме оваа функција во дигиталните кола. Во радиофреквенциското коло, серпентинската трага може да формира LC коло. Ако има ефект на филтрирање на одреден фреквентен сигнал, тоа е сепак минато.

3. Антена за прием. Ова може да биде. Овој ефект можеме да го видиме на некои мобилни телефони или радија. Некои антени се направени со траги од ПХБ.

4. Индуктивност. Ова може да биде. Сите траги на ПХБ првично имаат паразитска индуктивност. Достижно е да се направат некои ПХБ индуктори.

5. Осигурувач. Овој ефект ме прави збунет. Како кратката и тесна серпентина жица функционира како осигурувач? Изгори кога струјата е висока? Плочката не е отфрлена, цената на овој осигурувач е превисока, навистина не знам во каква апликација ќе се користи.

Преку горенаведениот вовед, можеме да појасниме дека во аналогните или радиофреквентните кола, серпентинските линии имаат некои посебни функции, кои се одредени од карактеристиките на линиите на микроленти. Во дизајнот на дигиталните кола, серпентинската линија се користи со еднаква должина за да се постигне совпаѓање на времето. Покрај тоа, серпентинската линија ќе влијае на квалитетот на сигналот, така што системските барања треба да се разјаснат во системот, вишокот на системот треба да се пресмета според вистинските барања, а серпентинската линија треба да се користи со претпазливост.