Për të kuptuar vijën gjarpri, le të flasim për PCB rrugëtimi së pari. Ky koncept nuk duket se ka nevojë të prezantohet. A nuk është inxhinieri i harduerit duke bërë punë instalime elektrike çdo ditë? Çdo gjurmë në PCB nxirret një nga një nga inxhinieri i harduerit. Çfarë mund të thuhet? Në fakt, ky rrugëtim i thjeshtë përmban gjithashtu shumë pika njohurish që ne zakonisht i shpërfillim. Për shembull, koncepti i linjës mikrostrip dhe stripline. E thënë thjesht, linja e mikrostripeve është gjurma që kalon në sipërfaqen e tabelës së PCB-së dhe vija e shiritit është gjurma që kalon në shtresën e brendshme të PCB-së. Cili është ndryshimi midis këtyre dy rreshtave?

Rrafshi i referencës së linjës së mikroshiritit është rrafshi i tokës i shtresës së brendshme të PCB-së, dhe ana tjetër e gjurmës është e ekspozuar ndaj ajrit, gjë që bën që konstanta dielektrike rreth gjurmës të mos jetë konsistente. Për shembull, konstanta dielektrike e substratit tonë të përdorur zakonisht FR4 është rreth 4.2, konstanta dielektrike e ajrit është 1. Ka plane referimi në të dy anët e sipërme dhe të poshtme të vijës së shiritit, e gjithë gjurma është e ngulitur në nënshtresën PCB, dhe konstanta dielektrike rreth gjurmës është e njëjtë. Kjo gjithashtu bën që vala TEM të transmetohet në linjën e shiritit, ndërsa vala kuazi-TEM transmetohet në linjën e mikrostripit. Pse është një valë kuazi-TEM? Kjo është për shkak të mospërputhjes së fazës në ndërfaqen midis ajrit dhe nënshtresës PCB. Çfarë është vala TEM? Nëse gërmoni më thellë në këtë çështje, nuk do të arrini ta përfundoni atë për dhjetë muaj e gjysmë.

Për ta bërë një histori të gjatë të shkurtër, pavarësisht nëse është një linjë mikrostrip apo një linjë stripline, roli i tyre nuk është gjë tjetër veçse të bartin sinjale, qofshin ato dixhitale apo sinjale analoge. Këto sinjale transmetohen në formën e valëve elektromagnetike nga njëri skaj në tjetrin në gjurmë. Meqenëse është valë, duhet të ketë shpejtësi. Sa është shpejtësia e sinjalit në gjurmën e PCB-së? Sipas ndryshimit të konstantës dielektrike, shpejtësia është gjithashtu e ndryshme. Shpejtësia e përhapjes së valëve elektromagnetike në ajër është shpejtësia e njohur e dritës. Shpejtësia e përhapjes në media të tjera duhet të llogaritet me formulën e mëposhtme:

V=C/Er0.5

Midis tyre, V është shpejtësia e përhapjes në mjedis, C është shpejtësia e dritës dhe Er është konstanta dielektrike e mediumit. Nëpërmjet kësaj formule, ne mund të llogarisim lehtësisht shpejtësinë e transmetimit të sinjalit në gjurmën e PCB. Për shembull, ne thjesht marrim konstantën dielektrike të materialit bazë FR4 në formulë për ta llogaritur atë, domethënë, shpejtësia e transmetimit të sinjalit në materialin bazë FR4 është gjysma e shpejtësisë së dritës. Megjithatë, për shkak se gjysma e linjës së mikroshiritit të gjurmuar në sipërfaqe është në ajër dhe gjysma në nënshtresë, konstanta dielektrike do të reduktohet pak, kështu që shpejtësia e transmetimit do të jetë pak më e shpejtë se ajo e linjës së shiritit. Të dhënat empirike të përdorura zakonisht janë se vonesa e gjurmës së linjës së mikroshiritit është rreth 140 ps/inç, dhe vonesa e gjurmës së vijës shiritore është rreth 166 ps/inç.

Siç thashë më parë, ka vetëm një qëllim, domethënë, transmetimi i sinjalit në PCB është i vonuar! Kjo do të thotë, sinjali nuk transmetohet në pinin tjetër përmes instalimeve elektrike në një çast pasi dërgohet një pin. Megjithëse shpejtësia e transmetimit të sinjalit është shumë e shpejtë, për sa kohë që gjatësia e gjurmës është mjaft e gjatë, ajo do të ndikojë përsëri në transmetimin e sinjalit. Për shembull, për një sinjal 1 GHz, periudha është 1 ns, dhe koha e skajit në rritje ose në rënie është rreth një e dhjeta e periudhës, atëherë është 100 ps. Nëse gjatësia e gjurmës sonë tejkalon 1 inç (afërsisht 2.54 cm), atëherë vonesa e transmetimit do të jetë më shumë se një skaj në rritje. Nëse gjurma i kalon 8 inç (afërsisht 20 cm), atëherë vonesa do të jetë një cikël i plotë!

Rezulton se PCB ka një ndikim kaq të madh, saqë është shumë e zakonshme që pllakat tona të kenë më shumë se 1 inç gjurmë. A do të ndikojë vonesa në funksionimin normal të bordit? Duke parë sistemin aktual, nëse është vetëm një sinjal dhe nuk dëshironi të fikni sinjalet e tjera, atëherë vonesa nuk duket se ka ndonjë efekt. Megjithatë, në një sistem me shpejtësi të lartë, kjo vonesë do të hyjë në fuqi. Për shembull, grimcat tona të zakonshme të memories janë të lidhura në formën e një autobusi, me linja të dhënash, linja adresash, orë dhe linja kontrolli. Hidhini një sy ndërfaqes sonë të videos. Pavarësisht se sa kanale janë HDMI ose DVI, ai do të përmbajë kanale të dhënash dhe kanale të orës. Ose disa protokolle autobusi, të gjitha këto janë transmetim sinkron i të dhënave dhe orës. Më pas, në një sistem aktual me shpejtësi të lartë, këto sinjale të orës dhe sinjale të dhënash dërgohen në mënyrë sinkronike nga çipi kryesor. Nëse dizajni ynë i gjurmës së PCB-së është i dobët, gjatësia e sinjalit të orës dhe sinjali i të dhënave është shumë i ndryshëm. Është e lehtë të shkaktohet kampionimi i gabuar i të dhënave, dhe atëherë i gjithë sistemi nuk do të funksionojë normalisht.

Çfarë duhet të bëjmë për të zgjidhur këtë problem? Natyrisht, do të mendonim se nëse gjurmët me gjatësi të shkurtër zgjaten në mënyrë që gjatësitë e gjurmëve të të njëjtit grup të jenë të njëjta, atëherë vonesa do të jetë e njëjtë? Si të zgjasni instalimet elektrike? Shko perreth! Bingo! Nuk është e lehtë t’i kthehemi më në fund temës. Ky është funksioni kryesor i linjës serpentine në sistemin me shpejtësi të lartë. Dredha-dredha, gjatësi e barabartë. Është kaq e thjeshtë. Linja serpentine përdoret për të mbështjellë gjatësinë e barabartë. Duke tërhequr vijën serpentine, mund të bëjmë që i njëjti grup sinjalesh të ketë të njëjtën gjatësi, në mënyrë që pasi çipi marrës të marrë sinjalin, të dhënat të mos shkaktohen nga vonesat e ndryshme në gjurmën e PCB-së. Zgjedhja e gabuar. Linja serpentine është e njëjtë me gjurmët në pllakat e tjera PCB.

Ato përdoren për të lidhur sinjalet, por janë më të gjata dhe nuk e kanë. Pra, linja serpentine nuk është e thellë dhe jo shumë e ndërlikuar. Meqenëse është i njëjtë me instalimet elektrike të tjera, disa rregulla të zakonshme të instalimeve elektrike janë gjithashtu të zbatueshme për linjat serpentine. Në të njëjtën kohë, për shkak të strukturës së veçantë të linjave gjarpërore, duhet t’i kushtoni vëmendje kur instaloni instalime elektrike. Për shembull, përpiquni t’i mbani linjat gjarpërore paralele me njëra-tjetrën më larg. Më e shkurtër, domethënë, shkoni rreth një kthese të madhe siç thotë fjala, mos shkoni shumë të dendur dhe shumë të vogël në një zonë të vogël.

E gjithë kjo ndihmon në reduktimin e interferencës së sinjalit. Linja serpentine do të ketë një ndikim të keq në sinjal për shkak të rritjes artificiale të gjatësisë së linjës, kështu që për sa kohë që mund të përmbushë kërkesat e kohës në sistem, mos e përdorni. Disa inxhinierë përdorin DDR ose sinjale me shpejtësi të lartë për ta bërë të gjithë grupin të barabartë gjatësi. Linjat gjarpërore fluturojnë në të gjithë tabelën. Duket se ky është instalimi më i mirë. Në fakt, kjo është dembel dhe e papërgjegjshme. Shumë vende që nuk kanë nevojë të plagosen janë plagosur, gjë që dëmton zonën e tabelës dhe gjithashtu zvogëlon cilësinë e sinjalit. Ne duhet të llogarisim tepricën e vonesës sipas kërkesave aktuale të shpejtësisë së sinjalit, në mënyrë që të përcaktojmë rregullat e instalimeve elektrike të tabelës.

Përveç funksionit të gjatësisë së barabartë, disa funksione të tjera të linjës serpentine përmenden shpesh në artikujt në internet, kështu që unë gjithashtu do të flas shkurtimisht për të këtu.

1. Një nga fjalët që shoh shpesh është roli i përputhjes së rezistencës. Kjo deklaratë është shumë e çuditshme. Impedanca e gjurmës së PCB-së lidhet me gjerësinë e linjës, konstantën dielektrike dhe distancën e planit të referencës. Kur lidhet me vijën serpentine? Kur ndikon forma e gjurmës në impedancë? Nuk e di se nga vjen burimi i kësaj deklarate.

2. thuhet gjithashtu se është roli i filtrimit. Ky funksion nuk mund të thuhet se mungon, por nuk duhet të ketë funksion filtrimi në qarqet dixhitale ose nuk kemi nevojë ta përdorim këtë funksion në qarqet dixhitale. Në qarkun e radiofrekuencës, gjurma gjarpri mund të formojë një qark LC. Nëse ka një efekt filtrues në një sinjal të caktuar frekuence, është ende e kaluara.

3. Antenë marrëse. Kjo mund të jetë. Ne mund ta shohim këtë efekt në disa telefona celularë ose radio. Disa antena janë bërë me gjurmë PCB.

4. Induktiviteti. Kjo mund të jetë. Të gjitha gjurmët në PCB fillimisht kanë induktivitet parazitar. Është e arritshme të bëhen disa induktorë PCB.

5. Siguresa. Ky efekt më bën në mëdyshje. Si funksionon teli gjarpri i shkurtër dhe i ngushtë si siguresë? Digjeni kur rryma është e lartë? Pllaka nuk është hequr, çmimi i kësaj sigurese është shumë i lartë, vërtet nuk e di se në çfarë lloj aplikacioni do të përdoret.

Nëpërmjet hyrjes së mësipërme, mund të sqarojmë se në qarqet analoge ose radiofrekuencash, linjat serpentine kanë disa funksione të veçanta, të cilat përcaktohen nga karakteristikat e linjave mikrostrip. Në dizajnimin e qarkut dixhital, linja serpentine përdoret për gjatësi të barabartë për të arritur përputhjen e kohës. Për më tepër, linja serpentine do të ndikojë në cilësinë e sinjalit, kështu që kërkesat e sistemit duhet të sqarohen në sistem, teprica e sistemit duhet të llogaritet sipas kërkesave aktuale dhe linja serpentine duhet të përdoret me kujdes.