సర్పెంటైన్ లైన్ అర్థం చేసుకోవడానికి, గురించి మాట్లాడండి PCB మొదట రూటింగ్. ఈ కాన్సెప్ట్ పరిచయం చేయాల్సిన అవసరం లేదు. హార్డ్‌వేర్ ఇంజనీర్ రోజూ వైరింగ్ వర్క్ చేయడం లేదా? PCBలోని ప్రతి జాడను హార్డ్‌వేర్ ఇంజనీర్ ఒక్కొక్కటిగా గీస్తారు. ఏం చెప్పగలం? వాస్తవానికి, ఈ సాధారణ రూటింగ్‌లో మనం సాధారణంగా విస్మరించే చాలా నాలెడ్జ్ పాయింట్‌లు కూడా ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్ మరియు స్ట్రిప్‌లైన్ భావన. సరళంగా చెప్పాలంటే, మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్ అనేది PCB బోర్డ్ యొక్క ఉపరితలంపై నడిచే ట్రేస్, మరియు స్ట్రిప్‌లైన్ అనేది PCB లోపలి పొరపై నడిచే ట్రేస్. ఈ రెండు పంక్తుల మధ్య తేడా ఏమిటి?

మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్ యొక్క రిఫరెన్స్ ప్లేన్ అనేది PCB యొక్క అంతర్గత పొర యొక్క గ్రౌండ్ ప్లేన్, మరియు ట్రేస్ యొక్క మరొక వైపు గాలికి బహిర్గతమవుతుంది, దీని వలన ట్రేస్ చుట్టూ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం అస్థిరంగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, మనం సాధారణంగా ఉపయోగించే FR4 సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం సుమారు 4.2, గాలి యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 1. స్ట్రిప్ లైన్ ఎగువ మరియు దిగువ రెండు వైపులా రిఫరెన్స్ ప్లేన్‌లు ఉన్నాయి, మొత్తం ట్రేస్ PCB సబ్‌స్ట్రేట్‌లో పొందుపరచబడింది, మరియు ట్రేస్ చుట్టూ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ఒకే విధంగా ఉంటుంది. ఇది స్ట్రిప్ లైన్‌లో TEM వేవ్ ప్రసారం చేయడానికి కూడా కారణమవుతుంది, అయితే పాక్షిక-TEM వేవ్ మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్‌లో ప్రసారం చేయబడుతుంది. ఇది పాక్షిక-TEM వేవ్ ఎందుకు? గాలి మరియు PCB సబ్‌స్ట్రేట్ మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్‌లో దశ సరిపోలకపోవడం దీనికి కారణం. TEM వేవ్ అంటే ఏమిటి? ఈ అంశంపై లోతుగా తవ్వితే పదిన్నర నెలల్లో పూర్తి చేయలేరు.

సుదీర్ఘ కథనాన్ని చిన్నదిగా చేయడానికి, అది మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్ అయినా లేదా స్ట్రిప్‌లైన్ అయినా, డిజిటల్ సిగ్నల్స్ లేదా అనలాగ్ సిగ్నల్స్ అయినా సిగ్నల్‌లను క్యారీ చేయడం కంటే వారి పాత్ర మరేమీ కాదు. ఈ సంకేతాలు ట్రేస్‌లో ఒక చివర నుండి మరొక వైపుకు విద్యుదయస్కాంత తరంగాల రూపంలో ప్రసారం చేయబడతాయి. అల కాబట్టి వేగం ఉండాలి. PCB ట్రేస్‌లో సిగ్నల్ వేగం ఎంత? విద్యుద్వాహక స్థిరాంకంలో వ్యత్యాసం ప్రకారం, వేగం కూడా భిన్నంగా ఉంటుంది. గాలిలో విద్యుదయస్కాంత తరంగాల వ్యాప్తి వేగం కాంతి యొక్క ప్రసిద్ధ వేగం. ఇతర మాధ్యమాలలో ప్రచార వేగాన్ని తప్పనిసరిగా కింది సూత్రం ద్వారా లెక్కించాలి:

V=C/Er0.5

వాటిలో, V అనేది మాధ్యమంలో ప్రచార వేగం, C అనేది కాంతి వేగం, మరియు Er అనేది మాధ్యమం యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం. ఈ ఫార్ములా ద్వారా, మేము PCB ట్రేస్‌లో సిగ్నల్ యొక్క ప్రసార వేగాన్ని సులభంగా లెక్కించవచ్చు. ఉదాహరణకు, మేము FR4 బేస్ మెటీరియల్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకాన్ని లెక్కించడానికి సూత్రంలోకి తీసుకుంటాము, అంటే, FR4 బేస్ మెటీరియల్‌లోని సిగ్నల్ యొక్క ప్రసార వేగం కాంతి వేగంలో సగం. అయితే, ఉపరితలంపై గుర్తించబడిన మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్‌లో సగం గాలిలో మరియు సగం సబ్‌స్ట్రేట్‌లో ఉన్నందున, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం కొద్దిగా తగ్గుతుంది, కాబట్టి ప్రసార వేగం స్ట్రిప్ లైన్ కంటే కొంచెం వేగంగా ఉంటుంది. సాధారణంగా ఉపయోగించే అనుభావిక డేటా ఏమిటంటే మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్ యొక్క ట్రేస్ ఆలస్యం సుమారు 140ps/inch, మరియు స్ట్రిప్‌లైన్ యొక్క ట్రేస్ ఆలస్యం 166ps/inch.

నేను ముందే చెప్పినట్లు, ఒకే ఒక ప్రయోజనం ఉంది, అంటే, PCBలో సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్ ఆలస్యం అవుతుంది! అంటే, ఒక పిన్ పంపిన తర్వాత తక్షణం వైరింగ్ ద్వారా సిగ్నల్ మరొక పిన్‌కు ప్రసారం చేయబడదు. సిగ్నల్ ట్రాన్స్‌మిషన్ వేగం చాలా వేగంగా ఉన్నప్పటికీ, ట్రేస్ పొడవు తగినంతగా ఉన్నంత వరకు, అది సిగ్నల్ ట్రాన్స్‌మిషన్‌ను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, 1GHz సిగ్నల్ కోసం, వ్యవధి 1ns, మరియు పెరుగుతున్న లేదా పడిపోతున్న అంచు యొక్క సమయం వ్యవధిలో దాదాపు పదవ వంతు ఉంటుంది, అప్పుడు అది 100ps. మా ట్రేస్ యొక్క పొడవు 1 అంగుళం (సుమారు 2.54 సెం.మీ.) మించి ఉంటే, అప్పుడు ప్రసార ఆలస్యం పెరుగుతున్న అంచు కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ట్రేస్ 8 అంగుళాలు (సుమారు 20 సెం.మీ.) మించి ఉంటే, ఆలస్యం పూర్తి చక్రం అవుతుంది!

PCB అంత పెద్ద ప్రభావాన్ని కలిగి ఉందని తేలింది, మా బోర్డులు 1inch కంటే ఎక్కువ జాడలను కలిగి ఉండటం చాలా సాధారణం. ఆలస్యం బోర్డు సాధారణ ఆపరేషన్‌పై ప్రభావం చూపుతుందా? అసలు సిస్టమ్‌ని చూస్తే, ఇది కేవలం సిగ్నల్ మాత్రమే మరియు మీరు ఇతర సిగ్నల్‌లను ఆఫ్ చేయకూడదనుకుంటే, ఆలస్యం ఎటువంటి ప్రభావం చూపదు. అయితే, హై-స్పీడ్ సిస్టమ్‌లో, ఈ ఆలస్యం వాస్తవానికి ప్రభావం చూపుతుంది. ఉదాహరణకు, మా సాధారణ మెమరీ కణాలు బస్ రూపంలో డేటా లైన్లు, చిరునామా లైన్లు, గడియారాలు మరియు నియంత్రణ రేఖలతో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. మా వీడియో ఇంటర్‌ఫేస్‌ను పరిశీలించండి. HDMI లేదా DVI ఎన్ని ఛానెల్‌లు అయినా, అందులో డేటా ఛానెల్‌లు మరియు క్లాక్ ఛానెల్‌లు ఉంటాయి. లేదా కొన్ని బస్ ప్రోటోకాల్‌లు, ఇవన్నీ డేటా మరియు గడియారం యొక్క సమకాలిక ప్రసారం. అప్పుడు, అసలు హై-స్పీడ్ సిస్టమ్‌లో, ఈ క్లాక్ సిగ్నల్‌లు మరియు డేటా సిగ్నల్‌లు ప్రధాన చిప్ నుండి సమకాలీకరించబడతాయి. మా PCB ట్రేస్ డిజైన్ పేలవంగా ఉంటే, క్లాక్ సిగ్నల్ యొక్క పొడవు మరియు డేటా సిగ్నల్ చాలా భిన్నంగా ఉంటాయి. డేటా యొక్క తప్పు నమూనాను కలిగించడం సులభం, ఆపై మొత్తం సిస్టమ్ సాధారణంగా పని చేయదు.

ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి మనం ఏమి చేయాలి? సహజంగానే, అదే సమూహం యొక్క ట్రేస్ పొడవులు ఒకే విధంగా ఉండేలా తక్కువ-నిడివి జాడలను పొడిగిస్తే, ఆలస్యం అదే అవుతుందని మనం అనుకుంటాము? వైరింగ్ పొడిగించడం ఎలా? చుట్టూ తిరుగుట! పేకాట! చివరకు విషయానికి తిరిగి రావడం అంత సులభం కాదు. హై-స్పీడ్ సిస్టమ్‌లో సర్పెంటైన్ లైన్ యొక్క ప్రధాన విధి ఇది. వైండింగ్, సమాన పొడవు. ఇది చాలా సులభం. సర్పెంటైన్ లైన్ సమాన పొడవును చుట్టడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. సర్పెంటైన్ లైన్‌ను గీయడం ద్వారా, మేము ఒకే రకమైన సిగ్నల్‌ల సమూహాన్ని ఒకే పొడవు కలిగి ఉండేలా చేయవచ్చు, తద్వారా స్వీకరించే చిప్ సిగ్నల్‌ను స్వీకరించిన తర్వాత, PCB ట్రేస్‌లో వేర్వేరు జాప్యాల వల్ల డేటా ఏర్పడదు. తప్పు ఎంపిక. సర్పెంటైన్ లైన్ ఇతర PCB బోర్డులపై ఉన్న జాడల మాదిరిగానే ఉంటుంది.

అవి సిగ్నల్‌లను కనెక్ట్ చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి, కానీ అవి పొడవుగా ఉంటాయి మరియు దానిని కలిగి ఉండవు. కాబట్టి సర్పెంటైన్ లైన్ లోతైనది కాదు మరియు చాలా క్లిష్టంగా లేదు. ఇది ఇతర వైరింగ్‌ల మాదిరిగానే ఉంటుంది కాబట్టి, సాధారణంగా ఉపయోగించే కొన్ని వైరింగ్ నియమాలు సర్పెంటైన్ లైన్‌లకు కూడా వర్తిస్తాయి. అదే సమయంలో, సర్పెంటైన్ లైన్ల యొక్క ప్రత్యేక నిర్మాణం కారణంగా, వైరింగ్ చేసేటప్పుడు మీరు దానిపై శ్రద్ధ వహించాలి. ఉదాహరణకు, సర్పెంటైన్ లైన్లను ఒకదానికొకటి సమాంతరంగా ఉంచడానికి ప్రయత్నించండి. పొట్టిగా, అంటే పెద్ద వంపు చుట్టూ తిరగండి, చిన్న ప్రాంతంలో చాలా దట్టంగా మరియు చాలా చిన్నగా వెళ్లవద్దు.

సిగ్నల్ జోక్యాన్ని తగ్గించడానికి ఇవన్నీ సహాయపడతాయి. లైన్ పొడవు యొక్క కృత్రిమ పెరుగుదల కారణంగా సర్పెంటైన్ లైన్ సిగ్నల్‌పై చెడు ప్రభావాన్ని చూపుతుంది, కాబట్టి ఇది సిస్టమ్‌లోని సమయ అవసరాలను తీర్చగలిగినంత కాలం, దానిని ఉపయోగించవద్దు. కొంతమంది ఇంజనీర్లు మొత్తం సమూహాన్ని సమాన పొడవుగా చేయడానికి DDR లేదా హై-స్పీడ్ సిగ్నల్‌లను ఉపయోగిస్తారు. బోర్డు మీద సర్ప రేఖలు ఎగురుతాయి. ఇది మంచి వైరింగ్ అని తెలుస్తోంది. నిజానికి, ఇది సోమరితనం మరియు బాధ్యతారాహిత్యం. గాయం అవసరం లేని అనేక ప్రదేశాలు గాయపడతాయి, ఇది బోర్డు యొక్క ప్రాంతాన్ని వృధా చేస్తుంది మరియు సిగ్నల్ నాణ్యతను కూడా తగ్గిస్తుంది. మేము బోర్డు యొక్క వైరింగ్ నియమాలను నిర్ణయించడానికి, వాస్తవ సిగ్నల్ వేగం అవసరాలకు అనుగుణంగా ఆలస్యం పునరావృతతను లెక్కించాలి.

సమాన పొడవు యొక్క ఫంక్షన్‌తో పాటు, సర్పెంటైన్ లైన్ యొక్క అనేక ఇతర విధులు తరచుగా ఇంటర్నెట్‌లోని కథనాలలో ప్రస్తావించబడతాయి, కాబట్టి నేను దాని గురించి కూడా క్లుప్తంగా ఇక్కడ మాట్లాడతాను.

1. నేను తరచుగా చూసే పదాలలో ఒకటి ఇంపెడెన్స్ మ్యాచింగ్ పాత్ర. ఈ ప్రకటన చాలా విచిత్రంగా ఉంది. PCB ట్రేస్ యొక్క ఇంపెడెన్స్ లైన్ వెడల్పు, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం మరియు సూచన విమానం యొక్క దూరానికి సంబంధించినది. ఇది సర్పెంటైన్ లైన్‌కు ఎప్పుడు సంబంధించినది? ట్రేస్ యొక్క ఆకారం ఇంపెడెన్స్‌ను ఎప్పుడు ప్రభావితం చేస్తుంది? ఈ ప్రకటన యొక్క మూలం ఎక్కడ నుండి వచ్చిందో నాకు తెలియదు.

2. వడపోత పాత్ర అని కూడా అంటారు. ఈ ఫంక్షన్ లేదని చెప్పలేము, కానీ డిజిటల్ సర్క్యూట్‌లలో ఫిల్టరింగ్ ఫంక్షన్ ఉండకూడదు లేదా డిజిటల్ సర్క్యూట్‌లలో మేము ఈ ఫంక్షన్‌ని ఉపయోగించాల్సిన అవసరం లేదు. రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ సర్క్యూట్‌లో, సర్పెంటైన్ ట్రేస్ LC సర్క్యూట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది నిర్దిష్ట ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌పై ఫిల్టరింగ్ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటే, అది ఇప్పటికీ గతమే.

3. యాంటెన్నా స్వీకరించడం. ఇది కావచ్చు. ఈ ప్రభావాన్ని మనం కొన్ని మొబైల్ ఫోన్లు లేదా రేడియోలలో చూడవచ్చు. కొన్ని యాంటెనాలు PCB జాడలతో తయారు చేయబడ్డాయి.

4. ఇండక్టెన్స్. ఇది కావచ్చు. PCBలోని అన్ని జాడలు వాస్తవానికి పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్‌ను కలిగి ఉంటాయి. కొన్ని PCB ఇండక్టర్‌లను తయారు చేయడం సాధ్యపడుతుంది.

5. ఫ్యూజ్. ఈ ప్రభావం నన్ను కలవరపెడుతుంది. చిన్న మరియు ఇరుకైన సర్పెంటైన్ వైర్ ఫ్యూజ్‌గా ఎలా పని చేస్తుంది? కరెంట్ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు కాలిపోతుందా? బోర్డు స్క్రాప్ చేయబడలేదు, ఈ ఫ్యూజ్ ధర చాలా ఎక్కువగా ఉంది, ఇది ఎలాంటి అప్లికేషన్‌లో ఉపయోగించబడుతుందో నాకు నిజంగా తెలియదు.

పై పరిచయం ద్వారా, అనలాగ్ లేదా రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ సర్క్యూట్లలో, సర్పెంటైన్ లైన్లు మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్ల లక్షణాల ద్వారా నిర్ణయించబడే కొన్ని ప్రత్యేక విధులను కలిగి ఉన్నాయని మేము స్పష్టం చేయవచ్చు. డిజిటల్ సర్క్యూట్ డిజైన్‌లో, టైమింగ్ మ్యాచింగ్‌ను సాధించడానికి సర్పెంటైన్ లైన్ సమాన పొడవు కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. అదనంగా, సర్పెంటైన్ లైన్ సిగ్నల్ నాణ్యతను ప్రభావితం చేస్తుంది, కాబట్టి సిస్టమ్ అవసరాలు సిస్టమ్‌లో స్పష్టం చేయబడాలి, సిస్టమ్ రిడెండెన్సీని వాస్తవ అవసరాలకు అనుగుణంగా లెక్కించాలి మరియు సర్పెంటైన్ లైన్‌ను జాగ్రత్తగా ఉపయోగించాలి.