For å forstå serpentinlinjen, la oss snakke om PCB ruting først. Dette konseptet ser ikke ut til å være nødvendig å introdusere. Gjør ikke maskinvareingeniøren ledningsarbeid hver dag? Hvert spor på kretskortet trekkes ut en etter en av maskinvareingeniøren. Hva kan sies? Faktisk inneholder denne enkle rutingen også mange kunnskapspunkter som vi vanligvis ignorerer. For eksempel konseptet med mikrostripline og stripline. Enkelt sagt er microstrip-linjen sporet som går på overflaten av PCB-kortet, og stripline er sporet som går på det indre laget av PCB. Hva er forskjellen mellom disse to linjene?

Referanseplanet til mikrostriplinjen er jordplanet til det indre laget av PCB, og den andre siden av sporet er eksponert for luften, noe som fører til at dielektrisitetskonstanten rundt sporet er inkonsekvent. For eksempel er dielektrisitetskonstanten til vårt ofte brukte FR4-substrat rundt 4.2, dielektrisitetskonstanten til luft er 1. Det er referanseplan på både øvre og nedre side av stripelinjen, hele sporet er innebygd i PCB-substratet, og dielektrisitetskonstanten rundt sporet er den samme. Dette fører også til at TEM-bølgen sendes på stripelinjen, mens kvasi-TEM-bølgen sendes på mikrostriplinjen. Hvorfor er det en kvasi-TEM-bølge? Det er på grunn av fasemisforholdet ved grensesnittet mellom luften og PCB-substratet. Hva er TEM-bølge? Hvis du graver dypere i denne saken, vil du ikke kunne fullføre den på ti og en halv måned.

For å gjøre en lang historie kort, enten det er en mikrostriplinje eller en stripline, er deres rolle ikke annet enn å bære signaler, enten det er digitale signaler eller analoge signaler. Disse signalene overføres i form av elektromagnetiske bølger fra den ene enden til den andre i sporet. Siden det er en bølge, må det være fart. Hva er hastigheten på signalet på PCB-sporet? I henhold til forskjellen i dielektrisk konstant er hastigheten også forskjellig. Forplantningshastigheten til elektromagnetiske bølger i luften er den velkjente lyshastigheten. Forplantningshastigheten i andre medier må beregnes med følgende formel:

V=C/Er0.5

Blant dem er V forplantningshastigheten i mediet, C er lysets hastighet, og Er er den dielektriske konstanten til mediet. Gjennom denne formelen kan vi enkelt beregne overføringshastigheten til signalet på PCB-sporet. For eksempel tar vi ganske enkelt den dielektriske konstanten til FR4-grunnmaterialet inn i formelen for å beregne det, det vil si at overføringshastigheten til signalet i FR4-grunnmaterialet er halvparten av lyshastigheten. Imidlertid, fordi halvparten av mikrostriplinjen sporet på overflaten er i luften og halvparten i substratet, vil dielektrisitetskonstanten bli litt redusert, slik at overføringshastigheten vil være litt raskere enn stripelinjen. De vanlig brukte empiriske dataene er at sporingsforsinkelsen til mikrostriplinjen er omtrent 140ps/tommers, og sporingsforsinkelsen til striplinjen er omtrent 166ps/tommers.

Som jeg sa før, er det bare ett formål, det vil si at signaloverføringen på PCB er forsinket! Det vil si at signalet ikke overføres til den andre pinnen gjennom ledningene på et øyeblikk etter at en pinne er sendt. Selv om signaloverføringshastigheten er veldig høy, så lenge sporlengden er lang nok, vil den fortsatt påvirke signaloverføringen. For eksempel, for et 1GHz-signal, er perioden 1ns, og tiden for den stigende eller fallende flanken er omtrent en tiendedel av perioden, så er den 100ps. Hvis lengden på sporet vårt overstiger 1 tomme (omtrent 2.54 cm), vil overføringsforsinkelsen være mer enn en stigende kant. Hvis sporet overstiger 8 tommer (omtrent 20 cm), vil forsinkelsen være en hel syklus!

Det viser seg at PCB har så stor innvirkning at det er veldig vanlig at våre tavler har mer enn 1 tomme spor. Vil forsinkelsen påvirke normal drift av brettet? Ser vi på det faktiske systemet, hvis det bare er et signal og du ikke ønsker å slå av andre signaler, så ser det ikke ut til at forsinkelsen har noen effekt. Men i et høyhastighetssystem vil denne forsinkelsen faktisk tre i kraft. For eksempel er våre vanlige minnepartikler koblet sammen i form av en buss, med datalinjer, adresselinjer, klokker og kontrolllinjer. Ta en titt på videogrensesnittet vårt. Uansett hvor mange kanaler som er HDMI eller DVI, vil den inneholde datakanaler og klokkekanaler. Eller noen bussprotokoller, som alle er synkron overføring av data og klokke. Deretter, i et faktisk høyhastighetssystem, sendes disse klokkesignalene og datasignalene synkront fra hovedbrikken. Hvis PCB-sporingsdesignet vårt er dårlig, er lengden på klokkesignalet og datasignalet veldig forskjellig. Det er lett å forårsake feil prøvetaking av data, og da vil ikke hele systemet fungere normalt.

Hva bør vi gjøre for å løse dette problemet? Naturligvis vil vi tro at hvis kortlengdesporene forlenges slik at sporlengdene til samme gruppe er de samme, vil forsinkelsen være den samme? Hvordan forlenge ledningene? Gå rundt! Bingo! Det er ikke lett å endelig komme tilbake til emnet. Dette er hovedfunksjonen til serpentinlinjen i høyhastighetssystemet. Viklet, lik lengde. Så enkelt er det. Serpentinlinjen brukes til å vikle like lang. Ved å tegne serpentinlinjen kan vi få samme gruppe signaler til å ha samme lengde, slik at etter at mottakerbrikken mottar signalet, vil ikke dataene være forårsaket av de forskjellige forsinkelsene på PCB-sporet. Feil valg. Serpentinlinjen er den samme som sporene på andre PCB-kort.

De brukes til å koble signalene, men de er lengre og har det ikke. Så serpentinlinjen er ikke dyp og ikke for komplisert. Siden det er det samme som andre ledninger, er noen vanlige ledningsregler også gjeldende for serpentinlinjer. Samtidig, på grunn av den spesielle strukturen til serpentinlinjer, bør du være oppmerksom på den når du kobler til. Prøv for eksempel å holde serpentinlinjene parallelle med hverandre lenger. Kortere, det vil si gå rundt en stor sving som det sies, ikke gå for tett og for lite på et lite område.

Alt dette bidrar til å redusere signalforstyrrelser. Serpentinlinjen vil ha en dårlig innflytelse på signalet på grunn av den kunstige økningen av linjelengden, så så lenge den kan oppfylle tidskravene i systemet, ikke bruk den. Noen ingeniører bruker DDR eller høyhastighetssignaler for å gjøre hele gruppen like lang. Serpentinlinjene flyr over hele brettet. Det ser ut til at dette er bedre ledninger. Faktisk er dette lat og uansvarlig. Mange steder som ikke trenger å vikles blir såret, noe som sløser med brettets område, og reduserer også signalkvaliteten. Vi bør beregne forsinkelsesredundansen i henhold til de faktiske signalhastighetskravene, for å bestemme ledningsreglene til brettet.

I tillegg til funksjonen med lik lengde, er flere andre funksjoner til serpentinlinjen ofte nevnt i artikler på Internett, så jeg vil også kort snakke om det her.

1. Et av ordene jeg ofte ser er rollen til impedanstilpasning. Denne uttalelsen er veldig merkelig. Impedansen til PCB-sporet er relatert til linjebredden, dielektrisitetskonstanten og avstanden til referanseplanet. Når er det relatert til serpentinlinjen? Når påvirker formen på sporet impedansen? Jeg vet ikke hvor kilden til denne uttalelsen kommer fra.

2. det sies også at det er filtreringens rolle. Denne funksjonen kan ikke sies å være fraværende, men det skal ikke være noen filtreringsfunksjon i digitale kretser, eller vi trenger ikke bruke denne funksjonen i digitale kretser. I radiofrekvenskretsen kan serpentinsporet danne en LC-krets. Hvis det har en filtrerende effekt på et bestemt frekvenssignal, er det fortsatt fortiden.

3. Mottaksantenne. Dette kan være. Vi kan se denne effekten på enkelte mobiltelefoner eller radioer. Noen antenner er laget med PCB-spor.

4. Induktans. Dette kan være. Alle spor på PCB har opprinnelig parasittisk induktans. Det er oppnåelig å lage noen PCB-induktorer.

5. Sikring. Denne effekten gjør meg forvirret. Hvordan fungerer den korte og smale serpentintråden som en sikring? Brenne ut når strømmen er høy? Brettet er ikke kassert, prisen på denne sikringen er for høy, jeg vet egentlig ikke hva slags bruk den skal brukes i.

Gjennom introduksjonen ovenfor kan vi klargjøre at i analoge eller radiofrekvenskretser har serpentinlinjer noen spesielle funksjoner, som bestemmes av egenskapene til mikrostriplinjer. I digital kretsdesign brukes serpentinlinjen i lik lengde for å oppnå timing-tilpasning. I tillegg vil serpentinlinjen påvirke signalkvaliteten, så systemkravene bør avklares i systemet, systemredundansen skal beregnes etter de faktiske kravene, og serpentinlinjen bør brukes med forsiktighet.