Чтобы понять змеевидную линию, поговорим о печатная плата маршрутизация в первую очередь. Представляется, что эту концепцию не нужно вводить. Разве инженер по аппаратному обеспечению не выполняет электромонтажные работы каждый день? Каждая дорожка на печатной плате выводится инженером по аппаратному обеспечению одна за другой. Что можно сказать? Фактически, эта простая маршрутизация также содержит множество моментов, которые мы обычно игнорируем. Например, концепция микрополосковой линии и полосковой линии. Проще говоря, микрополосковая линия – это след, который проходит по поверхности печатной платы, а полосковая линия – это след, который проходит на внутреннем слое печатной платы. В чем разница между этими двумя строками?

Базовая плоскость микрополосковой линии – это плоскость заземления внутреннего слоя печатной платы, а другая сторона дорожки подвергается воздействию воздуха, что приводит к несогласованности диэлектрической проницаемости вокруг дорожки. Например, диэлектрическая проницаемость нашей обычно используемой подложки FR4 составляет около 4.2, диэлектрическая проницаемость воздуха равна 1. На верхней и нижней сторонах полосковой линии есть контрольные плоскости, вся дорожка встроена в подложку печатной платы, и диэлектрическая проницаемость вокруг следа такая же. Это также вызывает передачу ТЕМ-волны по полосовой линии, в то время как квази-ТЕМ-волна передается по микрополосковой линии. Почему это квази-ТЕМ волна? Это связано с рассогласованием фаз на границе раздела между воздухом и подложкой печатной платы. Что такое ТЕА-волна? Если копнуть в этом вопросе глубже, за десять с половиной месяцев не справишься.

Короче говоря, будь то микрополосковая линия или полосковая линия, их роль – не что иное, как перенос сигналов, будь то цифровые или аналоговые сигналы. Эти сигналы передаются в виде электромагнитных волн от одного конца к другому на трассе. Поскольку это волна, должна быть скорость. Какова скорость сигнала на дорожке печатной платы? По разнице в диэлектрической проницаемости различается и скорость. Скорость распространения электромагнитных волн в воздухе – это хорошо известная скорость света. Скорость распространения в других средах должна быть рассчитана по следующей формуле:

V = C / Er0.5

Среди них V – скорость распространения в среде, C – скорость света, а Er – диэлектрическая проницаемость среды. С помощью этой формулы мы можем легко рассчитать скорость передачи сигнала на дорожке печатной платы. Например, мы просто берем диэлектрическую постоянную основного материала FR4 в формулу для ее расчета, то есть скорость передачи сигнала в основном материале FR4 составляет половину скорости света. Однако, поскольку половина микрополосковой линии, нанесенной на поверхность, находится в воздухе, а половина – в подложке, диэлектрическая проницаемость будет немного снижена, поэтому скорость передачи будет немного выше, чем у полосковой линии. Обычно используемые эмпирические данные заключаются в том, что задержка трассировки микрополосковой линии составляет примерно 140 пс / дюйм, а задержка трассировки полосковой линии составляет примерно 166 пс / дюйм.

Как я уже говорил, цель только одна – передача сигнала на печатную плату задерживается! То есть сигнал не передается на другой вывод через проводку в момент после отправки одного вывода. Хотя скорость передачи сигнала очень высока, до тех пор, пока длина трассы достаточно велика, она все равно будет влиять на передачу сигнала. Например, для сигнала 1 ГГц период составляет 1 нс, а время нарастания или спада составляет примерно одну десятую периода, тогда это составляет 100 пс. Если длина нашего следа превышает 1 дюйм (приблизительно 2.54 см), то задержка передачи будет больше, чем нарастающий фронт. Если след превышает 8 дюймов (примерно 20 см), то задержка будет полным циклом!

Оказывается, печатная плата оказывает такое большое влияние, что наши платы очень часто имеют следы более 1 дюйма. Повлияет ли задержка на нормальную работу платы? Глядя на реальную систему, если это просто сигнал, и вы не хотите отключать другие сигналы, то задержка, похоже, не имеет никакого эффекта. Однако в высокоскоростной системе эта задержка действительно вступит в силу. Например, наши общие частицы памяти связаны в форме шины с линиями данных, адресными линиями, часами и линиями управления. Взгляните на наш видеоинтерфейс. Независимо от того, сколько каналов HDMI или DVI, он будет содержать каналы данных и каналы синхронизации. Или некоторые протоколы шины, все из которых являются синхронной передачей данных и часов. Затем в реальной высокоскоростной системе эти тактовые сигналы и сигналы данных синхронно отправляются от основного чипа. Если наша схема трассировки печатной платы некачественная, длина тактового сигнала и сигнала данных сильно различается. Легко вызвать неправильную выборку данных, и тогда вся система не будет нормально работать.

Что делать, чтобы решить эту проблему? Естественно, мы могли бы подумать, что если короткие трассы удлинить так, чтобы длины трасс одной и той же группы были одинаковыми, то задержка будет такой же? Как удлинить проводку? Прогуляться! Бинго! Нелегко наконец вернуться к теме. Это основная функция серпантинной линии в высокоскоростной системе. Обмотка одинаковой длины. Это так просто. Змеевидная леска используется для намотки одинаковой длины. Рисуя извилистую линию, мы можем сделать одну и ту же группу сигналов одинаковой длины, так что после того, как принимающий чип получит сигнал, данные не будут вызваны разными задержками на дорожке печатной платы. Неправильный выбор. Серпантинная линия такая же, как и на других платах PCB.

Они используются для подключения сигналов, но они длиннее и не имеют. Так что серпантин не глубокий и не слишком сложный. Поскольку он такой же, как и другие способы подключения, некоторые часто используемые правила подключения также применимы к змеевидным линиям. В то же время из-за особого строения змеевиков следует обращать на это внимание при электромонтаже. Например, старайтесь, чтобы серпантинные линии были параллельны друг другу дальше. Короче, то есть сделайте большой поворот, как говорится, не заходите слишком густо и слишком мало на небольшом участке.

Все это помогает уменьшить помехи сигнала. Змеевидная линия будет плохо влиять на сигнал из-за искусственного увеличения длины линии, поэтому пока она может соответствовать требованиям синхронизации в системе, не используйте ее. Некоторые инженеры используют DDR или высокоскоростные сигналы, чтобы сделать всю группу равной длины. Змеиные линии пролетают по всей доске. Похоже, такая проводка лучше. На самом деле это лениво и безответственно. Многие места, которые не нужно наматывать, наматываются, что приводит к бесполезной трате площади платы, а также снижает качество сигнала. Мы должны рассчитать избыточность задержки в соответствии с фактическими требованиями к скорости сигнала, чтобы определить правила подключения платы.

Помимо функции равной длины, в статьях в Интернете часто упоминаются еще несколько функций серпантинной линии, поэтому я также вкратце расскажу об этом здесь.

1. Одно из слов, которое я часто вижу, – это роль согласования импеданса. Это заявление очень странное. Импеданс дорожки на печатной плате зависит от ширины линии, диэлектрической проницаемости и расстояния до плоскости отсчета. Когда это связано с серпантинной линией? Когда форма следа влияет на импеданс? Я не знаю, откуда взялось это заявление.

2. Еще говорят, что это роль фильтрации. Нельзя сказать, что эта функция отсутствует, но в цифровых схемах не должно быть функции фильтрации или нам не нужно использовать эту функцию в цифровых схемах. В радиочастотном контуре змеевик может образовывать LC-контур. Если он оказывает фильтрующий эффект на определенный частотный сигнал, это все еще в прошлом.

3. Приемная антенна. Это может быть. Мы можем наблюдать этот эффект на некоторых мобильных телефонах или радиоприемниках. Некоторые антенны сделаны со следами печатной платы.

4. Индуктивность. Это может быть. Все дорожки на печатной плате изначально имеют паразитную индуктивность. Возможно изготовление некоторых индукторов для печатных плат.

5. Предохранитель. Этот эффект меня озадачивает. Как короткий и узкий змеевик работает как предохранитель? Сгорать при большом токе? Плата не утилизируется, цена этого предохранителя завышена, я действительно не знаю, в каком приложении он будет использоваться.

Благодаря введению, приведенному выше, мы можем пояснить, что в аналоговых или радиочастотных схемах змеевидные линии выполняют некоторые специальные функции, которые определяются характеристиками микрополосковых линий. В дизайне цифровых схем змеевидная линия используется на одинаковой длине для достижения согласования по времени. Кроме того, змеевидная линия будет влиять на качество сигнала, поэтому системные требования должны быть уточнены в системе, резервирование системы должно быть рассчитано в соответствии с фактическими требованиями, а змеевидная линия должна использоваться с осторожностью.